Способ транспортирования сыпучих материалов с повышенной концентрацией в газовой смеси

 

Изобретение относится к области пневматического транспортирования сыпучих материалов. Способ транспортирования сыпучих материалов включает подачу сжатого газа через патрубок в камерный питатель для аэрирования этим газом сыпучего материала, дополнительно подвод потоков газа рассредоточенно по длине транспортного трубопровода через активаторы путем подачи этих потоков под углом поворота и с шагом винтовой линии с образованием винтообразного движения материала. При этом через упомянутый патрубок сжатый газ подают в камерный питатель в закрученном состоянии с возможностью закручивания материалогазовой смеси и в закрученном состоянии эту смесь подают в транспортный трубопровод, в котором поддерживают винтообразное движение материала, образуемое при перемещении по транспортному трубопроводу путем подачи упомянутых потоков под углом поворота и с шагом, равным этим же параметрам упомянутого винтообразного движения материала. Изобретение обеспечивает снижение энергозатрат. 2 ил.

Изобретение относится к способу пневматического транспортирования сыпучих материалов с повышенной концентрацией и пониженной скоростью материалогазовой смеси.

Известен способ транспортирования сыпучих материалов, заключающийся в том, что на сыпучий материал, транспортируемый нагнетательной пневмотранспортной установкой с камерным насосом, воздействуют потоками газа в камерном насосе и в транспортном трубопроводе. Частицы материала в транспортном трубопроводе постоянного сечения под воздействием потока газа движутся поступательно и по винтовой линии (Евстигнеев В.Н. Трубопроводный транспорт пластичных и сыпучих материалов в строительстве. М.: Стройиздат, 1989). Учет вращательного движения частиц материала по винту более точно учитывает характер аэродинамических процессов движения материала в транспортном трубопроводе с меньшими коэффициентами сопротивления. Позволяет получить наиболее эффективный режим их эксплуатации. Экономия энергии в этом случае значительно больше.

Однако при известном способе в камерном насосе не осуществляют преднамеренное закручивание потока газа по спирали. Движение материала как поступательно, так и по винту не поддерживается по длине трубопровода и быстро затухает.

Известен способ транспортирования сыпучих материалов, реализуемый устройством, описанным в SU 1615089 А1, 23.12.1990, и заключающийся в том, что осуществляют подачу сжатого газа через патрубок для аэрирования сжатым газом сыпучего материала, дополнительный подвод потоков газа рассредоточенно по длине транспортного трубопровода через активаторы, указанные потоки газа подают под углом поворота винтовой линии для создания в упомянутом трубопроводе винтообразного движения материала.

В этом способе отсутствует закрутка сжатым газом транспортируемого материала в камерном питателе и подача закрученной материалогазовой смеси в трубопровод. Отсутствует также подача дополнительных потоков газа под углом движения материала, что занижает дальность транспортирования, не позволяет уменьшить разрушение грансостава транспортируемого материала, снизить энергозатраты, увеличить надежность работы системы пневмотранспорта.

Цель изобретения - снижение энергозатрат, увеличение дальности транспортирования, уменьшение разрушения грансостава транспортируемого материалами и увеличение надежности работы системы пневмотранспорта.

Это достигается тем, что в способе транспортирования сыпучих материалов, включающем подачу сжатого газа через патрубок в камерный питатель для аэрирования этим газом сыпучего материала, дополнительно подвод потоков газа рассредоточенно по длине транспортного трубопровода через активаторы путем подачи этих потоков под углом поворота и с шагом винтовой линии с образованием винтообразного движения материала, через упомянутый патрубок сжатый газ подают в камерный питатель в закрученном состоянии с возможностью закручивания материалогазовой смеси и в закрученном состоянии эту смесь подают в транспортный трубопровод, в котором поддерживают винтообразное движение материала, образуемое при перемещении по транспортному трубопроводу, путем подачи упомянутых потоков под углом поворота и с шагом, равным этим же параметрам упомянутого винтообразного движения материала, определяемого из следующей зависимости: h = πD/(1/tg²ϕ)^1/2, где h - шаг винтовой линии; D - внутренний диаметр трубопровода; ϕ - угол поворота или угол подъема винтовой линии; при этом значение обратной величины тангенса в квадрате угла подъема винтовой линии движения частицы материала определяется из соотношения где с - коэффициент пропорциональности, который равен отношению абсолютной скорости перемещения материала к скорости газа, которым перемещают материал; V - скорость движения газа; t - время перемещения материала;
ln - натуральный логарифм;
b - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства транспортируемого материала, определяемый по формуле
b = 3Kρ_в/(4dρ_m),
где К - коэффициент аэродинамического сопротивления;
d - средний диаметр частиц транспортируемого материала;
ρ_в, ρ_m - плотность газа и транспортируемого материала соответственно.

Заявленный способ реализуется на нагнетательной пневмотранспортной установке, приведенной на фиг.1 и 2.

Пневмотранспортная установка содержит камерный насос 1 с системой воздуховодов 2 и патрубком 3 подачи основного потока сжатого воздуха. Транспортный трубопровод 4 снабжен активаторами 5, к которым подсоединен байпасный воздуховод 6.

Способ осуществляется следующим образом.

В камерный насос 1 через патрубок 3 подают сжатый воздух в закрученном состоянии, который в свою очередь аэрирует материал. Материаловоздушная смесь вихреобразными струями закручивается по спирали. Попадая в виде спирали в транспортный трубопровод постоянного сечения, материал приобретает винтообразное движение с углом поворота винтовой линии ϕ и шагом h. При вращательном движении по винтовой линии частицы материала в потоке газа имеют меньшие коэффициенты сопротивления. В этом случае затрачиваемая на перемещение материала по трубопроводу при заданной производительности и при давлений 0,05-0,4 МПа мощность определяется по следующей зависимости
N = 0,5•M•V²•(1+1/tg²ϕ),
где М - масса транспортируемого материала в секунду;
V - скорость движения газа;
ϕ - угол поворота винтовой линии или угол подъема винтовой линии.

При этом тангенс угла подъема винтовой линии tgϕ = h/π•D. Отсюда:
h = tgϕ•π•D
или
h = π•D/(1/tg²ϕ)^1/2.
Значение обратной величины тангенса в квадрате угла подъема траектории движения материальной частицы определяется по зависимости (Евстифеев В.Н. Трубопроводный транспорт пластичных и сыпучих материалов в строительстве. М. : Стройиздат. 1989, 223)
1/tg²ϕ = {c²•V²•t²/[V•t-ln(b•V•t+1)/b²]}-1,
где с - коэффициент пропорциональности, который равен отношению абсолютной скорости перемещения материала к скорости газа, которым перемещают материал;
V - скорость движения газа;
t - время перемещения материала;
ln - натуральный логарифм;
b - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства транспортируемого материала, определяемый по формуле
b = 3•K•ρ_B/(4•d•ρ_m),
К - коэффициент аэродинамического сопротивления;
d - средний диаметр частиц транспортируемого материала;
ρ_B, ρ_m - плотность газа и транспортируемого материала.

Для поддержания постоянными ϕ и h по длине транспортного трубопровода подают дополнительный сжатый воздух через активаторы 5 под теми же углом ϕ и шагом h.

Подвод сжатого потока газа производят по длине транспортного трубопровода на его входе, после колен, поворотов, переключателей, на вертикальных участках.

Предлагаемый способ обеспечивает снижение энергозатрат за счет уменьшения расхода газа, достигающийся режимом транспортирования организованно, поступательно и по винтовой линии с повышенной концентрацией материалогазовой смеси и пониженной ее скоростью. Увеличение дальности транспортирования обеспечивается путем рассредоточенного ввода газа по длине транспортного трубопровода через активаторы под углом ϕ и шагом h, повторяющее движение материала по винту. Уменьшение разрушения грансостава транспортируемого материала, особенно на поворотах, обеспечивается за счет организованного перемещения частиц материала по винту, которое уменьшает их соударение. Надежность системы пневмотранспорта увеличивается за счет отсутствия направляющих элементов внутри камерного питателя и в трубопроводе, а также за счет исключения завала транспортируемым материалом, который тут же вымывается подачей добавочных потоков газа рассредоточенно по длине трубопровода и с расчетным шагом.

Формула изобретения

Способ транспортирования сыпучих материалов, включающий подачу сжатого газа через патрубок в камерный питатель для аэрирования этим газом сыпучего материала, дополнительно подвод потоков газа рассредоточено по длине транспортного трубопровода через активаторы путем подачи этих потоков под углом поворота и с шагом винтовой линии с образованием винтообразного движения материала, отличающийся тем, что через упомянутый патрубок сжатый газ подают в камерный питатель в закрученном состоянии с возможностью закручивания материалогазовой смеси и в закрученном состоянии эту смесь подают в транспортный трубопровод, в котором поддерживают винтообразное движение материала, образуемое при перемещении по транспортному трубопроводу путем подачи упомянутых потоков под углом поворота и с шагом, равным этим же параметрам упомянутого винтообразного движения материала, определяемого из следующей зависимости
h = πD/(1/tg²ϕ)^1/2,
где h - шаг винтовой линии;
D - внутренний диаметр трубопровода;
ϕ - угол поворота или угол подъема винтовой линии;
при этом значение обратной величины тангенса в квадрате угла подъема винтовой линии движения частицы материала определяется из соотношения

где с - коэффициент пропорциональности, который равен отношению абсолютной скорости перемещения материала к скорости газа, которым перемещают материал;
V - скорость движения газа;
t - время перемещения материала;
ln - натуральный логарифм;
b - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства транспортируемого материала, определяемый по формуле
b = 3Kρ_в/(4dρ_m),
где К - коэффициент аэродинамического сопротивления;
d - средний диаметр частиц транспортируемого материала;
ρ_в, ρ_m - плотность газа и транспортируемого материала соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2