Оборудование заводов по переработке пластмасс
Расчет скорости воздуха в системах пневмотранспорта
Движение порошкообразных и гранулированных материалов в системах пневмотранспорта основано на эффекте псевдоожижения. Пропускание воздушного потока через слой сыпучего материала вызывает уменьшение его насыпной плотности и приводит его частицы в хаотическое движение. Когда скорость воздушного потока достигнет критического значения (скорость витания), сыпучий материал переходит в псевдоожиженное состояние и может транспортироваться по трубам, подобно жидкости.
Скорость начала псевдоожижения зависит от размеров частиц, их плотности, плотности и вязкости газа и ряда других факторов. Скорость витания vB можно определять по эмпирической формуле
X Re2 = 1 ,ЗЗЗАг (2.3)
Где Я — коэффициент сопротивления воздушному потоку; Re — число Рей - нольдса; Аг — критерий Архимеда.
Коэффициент К равен:
X = 24/Re, если 10-«<Re<2 Х= 18,5/Re0.5, если 2sgRe<500 % = 0,44, если 500 Re < 1С5
Для предварительной оценки числа Рейнольдса используется интерполяционная зависимость, справедливая до значений АгсЮ8:
Re = Ar/(18 + 0,6Ar°,5) (2.4)
В формулах (2.3) и (2.4) критерий Архимеда рассчитывается по формуле
Ar = gd3(p_p0)/(v2p0) (2.5)
Где g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с2; d — средний диаметр частицы, м; р — плотность твердого материала, кг/м3; р0 — плотность потока воздуха, кг/м3; v — кинематическая вязкость воздуха, м2/с.
В качестве примера рассчитаем критическую скорость (скорость витания) для системы пневмотранспорта гранул ПЭНП, приняв средний диаметр частиц равным d=4-10_3 м, плотность твердого материала р—920 кг/м3, плотность воздуха при 20 °С и атмосферном давлении р0=1,21 кг/м3; кинематическая вязкость воздуха при этих условиях равна 15,06- Ю-6 м2/с. Вначале находим значение критерия Архимеда:
9,81-43-10-» (920— 1,21) Аг_ (15,Об)2-Ю"12-1,21 =2, МО6
Используя формулу (2 4), получим интерполяционное значение числа Рей - нольдса:
2,1-106
Re =----------- !--------- т= = 2,36-108
18 + 0,6-10® ^/2,1
Поскольку значение Re>500, то Я=0,44. Используя формулу (2.3), получим число Рейнольдса для скорости витания:
ReB = Vі.333-2,1-10в/0,44 = 2,51-10»
Определим критическую скорость (скорость витания):
Ьв = ReBv/d =2,51-103-15,06.10-0/(4- Ю"8) = 9,8 м/с
Следовательно, минимальное значение скорости воздушного потока в трубопроводе не должно быть меньше 9,8 м/с.