Уточнение методики расчёта пневмотранспортных установок мукомольных заводов
В настоящее время при постоянном росте тарифов на электроэнергию проблема снижения энергозатрат в пневмотранспортных установках предприятий по переработке зерна становится всё более острой.
В более ранних исследованиях ВНИИЗ было показано, что основными переменными величинами, влияющими на затраты электроэнергии во всасывающих разветвленных пневмотранспортных установках, являются диаметр материалопровода и скорость воздуха в начале трубы. При проектировании и расчёте пневмоустановок для мукомольного завода или другого объекта уже заданы нагрузка, расстояние перемещения и вид продукта.
Было также определено оптимальное значение диаметра материалопровода по затратам электроэнергии. В то же время скорость воздуха прямо пропорционально влияет на затраты электроэнергии. Однако снижать скорость воздуха можно только до минимально возможного значения, называемого «границей завала».
Значение этой скорости для зерна и продуктов его размола были исследованы и определены во ВНИИЗ [3]. В стендовых условиях, например, муку перемещали со скоростью в начале материалопровода 11 м/с, а при расчёте пневмотранспортных установок расчётную скорость воздуха (при отсутствии систем автоматического регулирования) принимали с запасом в 1,6-2 раза и более.
Учитывая положительные результаты экспериментальных исследований новых приёмных устройств повышенной надёжности [1, 4], ВНИИЗ принял решение, в целях снижения энергопотребления, уточнить Временную методику расчёта пневмотранспортных и аспирационных установок мукомольных заводов на комплектном высокопроизводительном оборудовании..., утвержденную в 1981 г. Министерством заготовок СССР.
В эту методику был введён раздел по расчёту приёмных устройств пневмотранспортных установок. В раздел включены основные характеристики типоразмерного ряда новых приёмных устройств повышенной надёжности 12 типоразмеров для всего диапазона диаметров труб, применяемых в мукомольных заводах на серийном и высокопроизводительном оборудовании, а также в мини-мельницах. Уточнены значения расчётных скоростей воздуха для пневмотранспорта зерна, промежуточных продуктов его размола и муки при использовании новых приёмных устройств повышенной надёжности, в которых рекомендуется снижать расчётную скорость воздуха на 10%.
Чтобы оценить эффект при снижении расчётной скорости воздуха, был выполнен расчёт на примере мини-мельницы ООО ПО «Завод Пензтекстильмаш». Мельница разработана и изготовлена с участием специалистов института, передана заказчику и успешно работает с выработкой манной крупы выше расчётного выхода – свыше 50% [2].
В мини-мельнице установлено 5 пневмоустановок (вентиляторов), каждая из которых перемещает зерно и продукты его размола на отдельных этапах (системах).
Эффект экономии электроэнергии на привод вентилятора от снижения расчётной скорости воздуха оценивали по значению гидравлической мощности:
Nr = QH,
где Nr – гидравлическая мощность, кВт;
Q – расход воздуха, м3/с;
Н – потери давления, кПа.
В таблице приведены результаты расчётов снижения гидравлической мощности вентиляторов при уменьшении расчётной скорости воздуха на 10% при использовании приёмных устройств повышенной надёжности.
Результаты расчёта на ЭВМ
Показатель
|
Место размещения пневмоустановок
|
I и II драные системы
|
Шлифовочные системы
|
Ситовеечные системы
|
Бункеры
готовой
продукции
|
III-V
драные системы
|
Расход воздуха, м3/с:
при расчётной скорости
при сниженной расчётной скорости
|
0,167
0,153
|
0,2
0,18
|
0,191
0,176
|
0,192
0,18
|
0,165
0,152
|
Потери давления, кПа:
при расчётной скорости
при сниженной расчётной скорости
|
6,9
6,4
|
5,9
5,3
|
5,3
5
|
5,7
5,2
|
5,8
5,5
|
Гидравлическая мощность, кВт:
при расчётной скорости
при сниженной расчётной скорости
|
1,15
0,98
|
1,18
0,96
|
1,01
0,88
|
1,09
0,95
|
0,96
0,84
|
Снижение гидравлической мощности, %
|
15
|
18
|
13
|
13
|
13
|
Согласно данным таблицы, уменьшение расчётной скорости на 10% приводит к снижению расхода электроэнергии на привод вентилятора пневмоустановки на 13-18%.
Программа расчёта пневмотранспортных установок на ЭВМ была разработана во ВНИИЗ. Эта программа предназначена для всасывающих пневмотранспортных установок новых и действующих мукомольных заводов на серийном и комплектном высокопроизводительном оборудовании, а также для мукомольных заводов малой производительности (мини-мельниц) со снижением расчётных затрат электроэнергии в пневмотранспортных установках на 15%, по сравнению с существующей проектной методикой расчёта пневмоустановок.
Последовательность расчёта пневмотранспортных установок:
- определение оптимальных значений диаметров материалопроводов;
- расчёт потерь давления в материалопроводах при оптимальных значениях диаметров из номенклатурного ряда;
- выравнивание давлений в материалопроводах с магистральными потерями давления;
- выбор вентилятора, пылеуловителя, диаметров тройников коллектора и воздуховодов до и после пылеуловителя.
Последовательность расчёта приведена на рис. 1, а общий вид опытного образца приёмного устройства повышенной надёжности – на рис. 2.
Проект программы апробирован при расчёте пневмотранспортных установок на примере модульной вальцовой мини-мельницы ООО ПО «Завод Пензтекстильмаш».
Экономический эффект достигается за счёт применения новых приёмных устройств повышенной надёжности для ввода сыпучих материалов в горизонтальный трубопровод всасывающей пневмотранспортной установки и ЭВМ для расчёта оптимальных по расходу энергии пневмотранспортных установок.
Чтобы обеспечить работу пневмотранспортных установок со сниженным расходом электроэнергии, необходимо отрегулировать установки на расчётный режим.
В настоящее время во ВНИИЗ разрабатывают новый регламент регулирования всасывающих разветвлённых пневмотранспортных установок с применением компьютерного моделирования процесса пневмотранспортирования.
Литература
1. Володин, Н.П. Исследование и разработка нового приёмного устройства повышенной надёжности для пневмоустановок / Н.П. Володин, B.C. Петриченко, Т.Л. Ковалева, В.В. Мелихов // Хлебопродукты. – 2013. – № 9. –С. 60-61.
2. Кандроков, Р.Х. Технология переработки зерна пшеницы мягких сортов с высоким выходом манной крупы марки М / Р.Х. Кандроков [и др.] // Хлебопродукты. – 2014. – №1. – С. 62-63.
3. Пальцев, B.C. Минимально-допустимая скорость воздуха при вертикальном пневмотранспорте зернопродуктов / B.C. Пальцев, Е.А. Дмитрук // Мукомольно-элеваторная промышленность. – 1965. – № 8. – С. 17.
4. Патент 2511187 С2 Российская Федерация, МПК B65G 53/40 (2006.01). Устройство для ввода сыпучих материалов в горизонтальный трубопровод всасывающей пневмотранспортной установки/ Володин Н.П., Ковалёва Т.Л., Мелихов В.В, Петриченко B.C.; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИ зерна и продуктов его переработки Россельхозакадемии. – №2012130112/11; заявл. 17.07.2012; опубл. 10.04.2014. Бюл.№ 10. –6 с.
Н.П. Володин, канд. техн. наук,B.C. Петриченко, В.В. Мелихов,
Т.П. Ковалёва, ГНУ ВНИИ зерна и продуктов его переработки
Статья опубликована в журнале:
Хлебопродукты. – 2014. – №10. – С.62-63.