TRANSPORTNI SISTEMI

1

Prof. dr Dragia Tolma Prof. dr Slavica Prvulovi

TRANSPORTNI SISTEMI

Univerzitet u Novom Sadu Tehniki Fakultet "Mihajlo Pupin"

Zrenjanin, 2012.

2

Univerzitet u Novom Sadu Tehniki Fakultet "Mihajlo Pupin"

Zrenjanin


TRANSPORTNI SISTEMI

Zrenjanin, 2012.

3


TRANSPORTNI SISTEMI

Recenzenti: Prof. dr Miroslav Lambi, dipl. in. Prof. dr ivoslav Adamovi, dipl. In.

Izdava: Tehniki fakultet Mihajlo Pupin, Zrenjanin

Za izdavaa: Prof. dr Milan Pavlovi, dekan

Glavni i odgovorni urednik: Prof. dr Dragia Tolma

Obrada teksta na raunaru: Nedin Aleksandra Kipi Luka

CIP - Katalogizacija u publikaciji Biblioteke Matice srpske, Novi Sad

ISBN

Tira:

tampa:

4

SADRAJ

1. OPREMA KOD MEHANIKIH I HIDRO OPERACIJA TRANSPORTA 6 VRSTE OPREME KOD MEHANIKIH OPERACIJA TRANSPORTA__ 6

TRAKASTI TRANSPORTERI _________________________________________ 7 REDLERI _________________________________________________________ 15 ELEVATORI ______________________________________________________ 18 KONVEJERI_______________________________________________________ 22 ZAVOJNI TRANSPORTERI __________________________________________ 25 INERCIJALNI TRANSPORTERI ______________________________________ 30 VALJKASTI TRANSPORTERI________________________________________ 33

HIDRAULINI TRANSPORT ___________________________________ 36 UREAJI HIDRAULINOG TRANSPORTA ______________________ 36

PUMPE ZA MEAVINU _____________________________________________ 36 PNEUMOHIDRAULINI LIFT _______________________________________ 38 EJEKTORI ________________________________________________________ 39

2. MAINE I UREAJI PNEUMATSKOG TRANSPORTA _______ 41 PNEUMATSKI TRANSPORTERI _____________________________________ 42 VRSTE SISTEMA __________________________________________________ 43 CIKLONSKI SEPARATORI __________________________________________ 48 GEOMETRIJSKE MERE CIKLONSKIH SEPARATORA___________________ 52 VREASTI FILTERI ________________________________________________ 55 CIKLON FILTER ___________________________________________________ 58 TOTALNI ODVAJA _______________________________________________ 59 ROTACIONI IZUZIMA ____________________________________________ 60 PRORAUN PNEUMATSKOG TRANSPORTA__________________________ 61 TEHNIKI KAPACITET POSTROJENJA _______________________________ 62 RAUNSKA DUINA CEVOVODA ___________________________________ 62 KOEFICIJENT KONCENTRACIJE SMEE _____________________________ 63 GUBICI PRITISKA PRI STRUJANJU SMEE VAZDUHA I MATERIJALA ___ 64 PRORAUN POTISNIH I USISNIH SISTEMA PNEUMATSKOG TRANSPORTA66

3. PUMPE, KOMPRESORI, VENTILATORI ____________________ 69 3.1 PUMPE ____________________________________________________ 69

TEORIJSKA VISINA PUMPANJA_____________________________________ 73 STEPEN ISKORIENJA PUMPE_____________________________________ 76 POGONSKA KARAKTERISTIKA PUMPNOG POSTROJENJA _____________ 77 PARALELNI POGON PUMPI_________________________________________ 80 USISNA VISINA PUMPE ____________________________________________ 81

3.2 KOMPRESORI _____________________________________________ 88 TURBO KOMPRESORI______________________________________________ 88 SNAGA I STEPEN KORISNOSTI _____________________________________ 88 SPECIFINI BROJ OBRTAJA ________________________________________ 89 RADNE KRIVE ____________________________________________________ 89 KLIPNI KOMPRESORI ______________________________________________ 90 SNAGA I STEPEN KORISNOSTI _____________________________________ 91 DIJAGRAM RADA _________________________________________________ 93 SMETNJE PRI RADU KOMPRESORA _________________________________ 93

5

3.3 VENTILATORI _____________________________________________ 97 CENTRIFUGALNI VENTILATORI ____________________________________ 97 AKSIJALNI VENTILATORI__________________________________________ 98 RADNA TAKA VENTILATORA U NEKOM SISTEMU __________________ 98 STATIKI, DINAMIKI I UKUPNI NAPOR VENTILATORA _____________ 101 PRIMERI MERENJA UKUPNOG NAPORA VENTILATORA _____________ 102 SPREZANJE VENTILATORA _______________________________________ 106 IZBOR VENTILATORA ____________________________________________ 107

4. VODOVODI _____________________________________________ 109 HIDRAULIKI PRORAUN MAGISTRALNIH VODOVODA ______ 111 HIDRAULINI PRORAUN MAGISTRALNIH VODOVODNIH MREA_____________________________________________________________ 112

ZATITA CEVI OD HIDRAULINOG UDARA---------------------------------114 5. NAFTOVODI ____________________________________________ 117

TEHNOLOGIJA TRANSPORTA SIROVE NAFTE NAFTOVODIMA_ 118 HIDRAULINI PRORAUN NAFTOVODA PRI IZOTERMNOM STRUJANJU_____________________________________________________________ 121

6. GASOVODI _____________________________________________ 122 VRSTE I PROIZVODNJA GASA ________________________________ 122 KLASIFIKACIJA I ELEMENTI GASOVODA_____________________ 123

IZGRADNJA GASOVODA-------------------------------------------------------------124 HIDRAULINI PRORAUN GASOVODA PRI IZOTERMNOM STRUJANJU_____________________________________________________________ 125

7. PAROVODI _____________________________________________ 127 HIDRAULINI PRORAUN CEVOVODA ZA TRANSPORT PREGREJANE VODENE PARE_______________________________________________ 127 HIDRAULINI PRORAUN CEVOVODA ZA TRANSPORT SUVOZASIENE I VLANE PARE______________________________________________ 129

LITERATURA_____________________________________________ 130

6

1. OPREMA KOD MEHANIKIH I HIDRO OPERACIJA TRANSPORTA1)

VRSTE OPREME KOD MEHANIKIH OPERACIJA TRANSPORTA

U procesnoj industriji transport vrstog materijala se ostvaruje ureajima koji se prema nainu rada dele u tri grupe:

transportni ureaji neprekidnog transporta; transportni ureaji prekidnog transporta (dizalice); transporteri podnog i vazdunog transporta.

Za potrebe procesne industrije od velikog znaaja je prva grupa transportnih ureaja, jer se esto javlja potreba za premetanjem velikih koliina sitnozrnastog i komadastog materijala u neprekidnom toku. Operacija neprekidnog transporta je zastupljena u gotovo svim industrijskim procesima: transport sirovina, otprema finalnog proizvoda itd. Faktori koji utiu na vrstu transporta se klasifikuju kao: koliina materijala, veliina i oblik materijala i naravno pravac prenosa materijala (horizontalan, vertikalan ili kos). Ukoliko je materijal koji se transportuje sitniji, sam transport se lake ostvaruje, maine (ureaji) su jednostavnije, a sam postupak jeftiniji. Sam postupak izbora transportnog srestva pa i sam proraun i projektovanje instalacija za transport materijala, jo uvek se bazira na steenim iskustvima projektanata u ovoj oblasti. Podela ureaja za transport materijala prikazana je u sledeem pregledu

1) Dedijer, S. : Osnovi transportnih ureaja, 1978.

S. Konar-urevi., Grbavi.: Hemijsko inenjerstvo, 1987. R.H. Peryy., C.H. Chilton.: Chem. Eng. Handbook, 1984. ai, M.: Transport fluida i vrstih materijala cevima, 1990.

7

Transportni ureaji neprekidnog transporta:

Ureaji sa vunim elementom: Trakasti transporteri, Redleri, Elevatori, Konvejeri.

Ureaji bez vunog elementa: Zavojni transporteri, Vibracioni i inercioni transporteri, Valjkasti transporteri, Pneumatski transporteri, Hidraulini transport, Gravitacioni transporteri.

Navedeni redosled, iskorien je u izlaganju pojedinih tipova transporta koji e biti obraen u ovoj knjizi. Transporteri prekidnog transporta su izostavljeni, iz razloga to je ova tematika vezana za poseban predmet prouavanja.

TRAKASTI TRANSPORTERI

Trakasti transporteri su rasprostranjene maine neprekidnog transporta. Oni mogu transportovati rasipne materijale i komadaste terete po horizontalnoj i po nagnutoj (kosoj) povrini. Veoma velika primena trakastih transportera omoguena je nizom njihovih eksploatacionih prednosti: jednostavna konstrukcija, veliki kapacitet, miran i beuman rad. Jedan trakasti transporter ini dva bubnja (1) i (2), od kojih je jedan pogonski a jedan zatezni, i jedna beskrajna traka (3), koja prelazi preko njih. Pogonski bubanj dobija kretanje od elektromotora (7) preko reduktora (8). Traka nalee svojom duinom na male valjke (4) i (5), ime se spreava ugib same trake (sl.1.1). Za poveanje ugla obuhvata trake oko pogonskog bubnja slui valjak za upravljanje (6). Iz razloga to se traka istee u toku eksploatacije (uticaj vlanosti, temperature i starenja u toku rada), a da bi se spreilo eventualno proklizavanje preko pogonskog bubnja, vri se eono zatezanje trake.

8

Za sipanje rasipnog materijala na nosei deo trake slui levak 9. Greba (11) slui da se traka oisti od nalepljenog materijala.

Sl. 1.1 Trakasti transporter

Traka se zatee na taj nain, to se osovina bubnja posebnim zavrtnjima moe pomerati prema potrebi ili je pak potrebno opteretiti tegovima odreene mase koji omoguavaju zatezanje. U praksi postoje mnogi tipovi trakastih transportera, pa ih moemo klasifikovati na nekoliko naina:

a). po obliku trake: ravna ili oluasta; b). po tipu trake: sa gumiranom, metalnom i armiranom trakom (sa ianom

mreom, metalnim ipkama ili drvenim letvama); c). po vrsti pogona: pogon na jedan ili oba bubnja, sa jednim bubnjem i

priteznim valjkom, sa jednim bubnjem i priteznom trakom; d). po nainu sipanja materijala na transportnu traku : sa sipanjem materijala

na krajnjem bubnju i na rasponu izmeu dva bubnja; e). po nainu skidanja materijala sa transportne trake: sa plunim skidaima

materijala, sa specijalnim kolicima za skidanje materijala.

Na sl. 1.2 prikazani su ematski neki od karakteristinih tipova trakastih transportera. Slika 1.2a prikazuje konstruktivnu emu normalnog horizontalnog trakastog transportera. Na sl. 1.2b prikazana je transportna traka podeljena na dva dela, jedan deo je horizontalan a drugi je kos, dok je na sl. 1.2c prikazana ema specijalnog tipa trakastog transportera ugraenog na jednom krutom ramu sa tokovima. Ovakav transporter se moe pomerati po inama na odreenom putu. Traka na ovakvim transporterima se moe kretati u oba pravca, pri emu se materijal moe istovarivati na jednom ili drugom kraju. Ovim se dobija mogunost rasporeivanja

9

materijala po celoj povrini ija je duina jednaka priblino dvema duinama transportera.

Sl. 1.2. Konstruktivne eme trakastih transportera

Za pravilan rad trakastog transportera bitna je ravnomerna optereenost transportne trake. Ugao nagiba trake treba da bude za 10o manji od ugla klizanja materijala koji se transportuje po traci, kada se ona ne kree: Ugao nagiba trake moe se usvojiti iz tabele 1.

a)

b)

c)

10

Tabela 1 - Dozvoljeni najvei nagib glatke trake oluastog oblika

Vrsta materijala Ugao nagiba u stepenima

Vrsta materijala Ugao nagiba u stepenima

Ugalj oraast, antracit

17 Vlana ljaka

kamenog uglja

22

Koks drobljeni i prosejani

17

Suvi pesak

24 Ugalj sortirani,

drobljeni kamen, sortirani koks

18

Drobljena ruda

25

Ruda u krupnim komadima

18

Vlaan pesak

27 Zrno (penica, kukuruz itd)

20

Ugljena praina

28 Cement 20 Komadni teret 20

Sitan sortirani ugalj

20-22 Briketi 12

Pri ravnomernom napajanju trake sa materijalom ugao nagiba transportera moe biti blizu ugla trenja materijala o traku. Poveanje ugla nagiba transportne trake povlai za sobom izradu specijalne vrste traka sa poprenim rebrima. Ugao nagiba transportera sa ovakvim trakama se penje i do 60o.

Kapaciteti trakastih transportera koji transportuju rasipne materijale dostiu vrednosti i nekoliko stotina tona na as, a u specijalnim sluajevima i do 1000t/h. Treba imati u vidu da duina transportera moe biti i vie od 500m, a sama duina transportera, obino se ograniava jainom transportne trake.

Profil transportne trake zavisi od konstrukcije (profila) noseih valjaka. Da bi se spreilo rasipanje sitnozrnastog materijala traka se obino izvodi kao oluasta. Ovo se postie na taj nain to se valjci postave pod nagibom (koso).Bez obzira na sloenost konstrukcije, oluast profil trake obezbeuje vei kapacitet transporta materijala i to pri jednakoj irini sa ravnom trakom.

Transportna traka treba da je dovoljno elastina i otporna na habanje i udare koji nastaju u transportu. Kao takva se izrauje iz nekoliko slojeva tekstilnih vlakna sjedinjenih meusobno vulkanizovanom gumom. Traka je, sa obe strane, pokrivena slojevima gume u svrhu zatite od habanja i raznih mehanikih oteenja.

11

Broj slojeva trake je odreen optereenjem trake u procesu transporta, odnosno kapacitetom i irinom trake, pa prema tome trake mogu biti jednoslojne ili vieslojne.

Doziranje materijala na transportnu traku i njegovo skidanje se moe obavljati runo i automatski (sluaj sa sitnozrnastim materijalima).

Doziranje se obino izvodi pomou punih transportera, rotacionih dodavaa ili preko oluka i levkova po kojima se sputaju komadasti ili sitnozrnasti materijali. Zadatak oluka je da se usmerava materijal na traku i da uz to spreava udare. Pri tome se oluk postavlja po takvim uglom da se brzina materijala koji klizi ka traci priblii brzini trake, u cilju smanjenja njenog habanja. Skidanje materijala sa trake vri se na nekoliko naina: pomou ploa-skidaa, pomou bonih valjaka i pomou istovarnih kolica. Da bi se trakasti transporter proraunao, potrebni su nam sledei parametri:

potreban kapacitet transporta, Q (t/h); nasipna gustina materijala, m (t/m3); najvee dimenzije komada, dmax (mm); karakteristike samog transportera - rastojanje izmeu centara doboa, duine

horizontalnih delova trake, ugao nagiba itd.

Kapacitet trakastog transportera pri transportu rasipnih materijala dat je sledeom formulom:

Q = 3600 A v [t/h]

gde su:

A - povrina poprenog preseka nasutog materijala u m2; v - brzina kretanja trake u m/s.

Prilikom prorauna moe se aproksimirati, da se materijal na ravnoj traci kree u obliku trougla, pri emu je irina sloja, radi spreavanja prosipanja materijala:

b = 0.8 B [m]

gde je : B - irina trake u (m).

12

Najvea visina materijala na traci se definie kao:

= tg2bh

gde je: - ugao osnove trougla.

Povrina preseka materijala na traci je, za ovaj najjednostavniji sluaj:

[ ]22 m 2

tg B 16.02

hbA ==

Svaki naredni sloeniji profil preseka povrine treba razloiti na elementarne geometrijske oblike, a zatim sve povrine pojedinano raunati i na kraju izraunati ukupnu povrinu koja figurie u jednaini (1).

Tabela 2. - Kapaciteti trakastih transportera:

Vrsta materijala

Ugao sopstvenog

pada pri kretanju u stepenima

Kapacitet ravne trake (t/h)

Kapacitet oluaste trake

(t/h)

Ugalj, koks i dr.

30 Q=155 B2 v Q=310 B2 v

Ruda, ljunak i dr.

35 Q=180 B2 v Q=338 B2 v

Zrno 25 Q=128 B2 v Q=284 B2 v

Problemi vezani za praksu upravo obrnuto zadaju problem, kapacitet je poznat, potrebno je dimenzionisati transportnu traku. Kombinacijom jednaina (1, 2 i 3) dobija se potrebna irina trake:

13

576tgvQB

= [m]

Iz obrasca se moe videti da poveanjem brzine trake moe se skratiti irina trake i broj njenih slojeva; dalje dobija se i potrebni reduktor sa manjim prenosnim odnosom pa i laki i jeftiniji pogon. Pri dimenzionisanju trake treba voditi rauna da irina trake odgovara krupnoi materijala koji se transportuje, odnosno irina trake treba da je 2 2.4 puta vea od gabarita najveeg granulata i da je 45 puta vea od srednje dimenzije komada.

Za transport komadastog materijala, kapacitet se rauna po formuli:

LvGQ = 6.3 [t/h]

gde je:

G - masa pojedinanog komada koji se transportuje; L - rastojanje izmeu dva uzastopna komada materijala.

U sluajevima poveanja ugla nagiba bonih valjaka - koji daju oluast profil traci - poveava se kapacitet trake i do 25%, ali dolazi do pojave optereenja trake na mestima pregiba, pa se reenje trai u ugraivanju elastinije trake.

Obino je brzina transportera izmeu 1 2 m/s, dok je kod nekih transportera brzina i 5m/s, pri irini trake 1600 2000mm. Treba napomenuti da se brzina traka ispod 0.75m/s ne preporuuju, izuzev u specijalnim sluajevima kada se transporterom prenose komadni materijali. Gornju granicu brzine trake ograniava nekoliko faktora:

krtost materijala, to je vano pri sipanju i skidanju materijala sa trake; porast dinamikih optereenja na leajevima oslonaca noseih valjaka, kao i

usled statike neuravnoteenosti valjaka; poveanje habanja na mestima gde materijal pada na traku, kao i na mestima

gde se traka isti.

14

U tabeli 3, dati su podaci za uobiajene prosene i maksimalne brzine trake pri transportu raznih vrsta materijala.

Tabela 3 - prosene i maksimalne brzine trake pri transportu

Brzina trake (m/s) pri razliitoj irini trake u mm

Vrsta materijala 400

500 650 800-1000

1200-1600

Nerasipni (ugalj) i rasipni (pesak)

sitnozrnasti materijal

1.0/1.5

1.5/2.0

1.75/2.5

2.0/3.0

2.25/3.0

Rasipni sitno i srednje komadasti materijal (ljunak,

pepeo)

1.0/1.25

1.25/1.5

1.5/2.0

1.75/2.5

2.0/2.5

Rasipni krupnokomadasti

materijal (kamen, ruda)

1.0/1.5

1.25/1.75

1.15/1.75

1.5/1.75

1.5/1.75

Prainasti materijal 0.8/1.0 0.8/1.0 0.8/1.0 0.8/1.0 0.8/1.0

Snaga utroena na prenoenje materijala data je sledeom relacijom:

+=367

L QL Q 00015.0v L ckN 211 [kW]

gde je: k - koeficijent u funkciji duine transportera L, tabela 4; c - koeficijent u funkciji irine trake; kod transportera kod kojih su valjci oslonjeni u kuglinim leajevima c se uzima iz tabele 5; Q - kapacitet transporta, t/h; v - brzina transportera, m/s; L1 - horizontalna duina transportera, m; L2 - vertikalna duina transportera, m.

15

Tabela 4 - Koeficijent k u funkciji L

L < 15m 16 - 30m

30 - 45m

> 45m

k 1.25 1.10 1.05 1.00

Tabela 5 - Koeficijent c

irina trake, mm 500 650 800

1000 1200

Koeficijent c 0.018 0.023 0.028 0.038 0.048

REDLERI

Redler ili grabuljasti transporter je prikazan na sl. 1.3. Sastoji se iz nepokretnog korita (oluka) (1) koje je uvreno na noseoj konstrukciji (2) transportera i vunih lanaca sa tokovima (3) koji nose izmeu sebe grabulje ili lopatice za potiskivanje materijala u lebu. Lopatice (4) potiskuju a (4') se vraaju.

Sl. 1.3 Redler transporter

16

Radna strana transportera moe da bude gornja ili donja, meutim treba imati u vidu da je sipanje materijala iz transportera znatno lake ako je radna strana donja. Pri kretanju uzdu leba, grabulje ne bi trebalo da menjaju svoj poloaj usled delovanja sila otpora pri guranju materijala. Iz tog razloga bira se odreena veliina koraka i veliina grabulja, kako se materijal ne bi gomilao izmeu njih. Pored radnih lebova pravougaonog oblika postoje i sa kosim stranama, koji imaju prednost u tome to se stvaraju mnogo manji otpori pri kretanju materijala (i do 20%). Poto se kod ovih transportera materijal prenosi klizanjem po nepokretnom koritu, to su potronja energije i habanje lebova vei nego kod trakastih transportera.

Osnovne mane redlera u odnosu na trakaste i ploaste transportere su: vea potronja energije, mogunost drobljenja transportovanog materijala i habanje lebova. Meutim redleri imaju i svoje prednosti koje se ogledaju u: mogunosti istovara materijala na eljenom mestu, manja im je teina i cena nego ploastih transportera, i mogu zahvatati materijal iz gomile to je u nekim sluajevima veoma vano.

Kapacitet redlera se kree od 100150t/h a duina na koju se materijal transportuje ne prelazi 5060m. Kapacitet redlera se rauna po sledeem obrascu:

[ ]t/h vhB3600Q =

gde je: B - irina korita (m); h - visina korita (m); - koeficijent koji vodi rauna o srednjoj efektivnoj povrini preseka materijala (tabela 6); - koeficijent punjenja (0.5 0.6) . Q - kapacitet transporta, t/h; v - brzina transportera, m/s

17

Tabela 6 - Koeficijent

Koeficijent pri nagibu transportera Karakteristika transportovanog

materijala 0o 10o 20o 30o 35o 40o

Lako rasipni materijali

1

0.85

0.65

0.5

----

---

Teko rasipni materijali

1

1

0.85

0.75

0.6

0.5

Za orijentaciono odreivanje snage elektromotora za pogon redlera koristi se sledei obrazac:

[ ]kW 367

LQN 1

=

gde je: Q - kapacitet transporta u t/h; L1 - duina transportera izmerena po horizontali u m;

- koeficijent ija se veliina bira iz tabele 7, u zavisnosti od tipa lanca i kapaciteta transportera; - stepen korisnosti (0.8 - 0.85).


Koeficijent pri kapacitetu transportera (t/h) Tip transportera

4.5 9 18 27 36 45

Sa lancima sa tokiima

2.25

1.7

1.3

1.1

1.05

0.7

Sa lancima bez tokia

4.2

3.0

2.25

1.9

1.7

1.6

18

ELEVATORI

Elevatori su maine neprekidnog transporta koji slue za prenos sitnozrnastog i komadastog materijala, i to kako u vertikalnom pravcu tako i u kosom prema horizontali. U ovom drugom sluaju ugao varira u intervalu od 60o do 75o. Na sl.1.4 dat je jedan elevator kofiar koji se sastoji iz vunog organa-trake (1) na koju se privruju kofice (2), gornje remenice (3), donje remenice (4). Radni organ elevatora je obloen oklopom od lima, koji se sastoji iz gornjeg dela glave (5), srednjeg dela-elevatorskih cevi (6) i donjeg dela-noge (7). Za pogon radnog organa slui mehanizam koji se sastoji iz motoreduktora (8) i spojnice (9) koja povezuje motoreduktor sa vratilom gornje remenice. Vratilo je snabdeveno konicom (10) radi obezbeenja optereenog kraka radnog organa od vraanja pri zaustavljanju motora, ukoliko nije predvien samokoei motoreduktor.

Tehnoloki proces transportovanja elevatorima, sastoji se u sledeem: Materijal se na donjem delu optereenog kraka transportne trake izruuje preko levkastog otvora A u kofice, ili kofice zahvataju ve nasuti materijal preko otvora B, iz donjeg dela oklopa. Posle zahvatanja, materijal se die zajedno sa koficama vertikalno, te prelazei preko gornje remenice kofice se izvru i istresaju materijal kroz levak C. Pranjenje se vri pomou centrifugalne sile, koja dolazi do izraaja usled breg okretanja kofice oko gornje remenice. Materijal tako ispada iz kofice, u obliku kosog hica, kada kofica pree gornju ivicu gornje remenice i pada u izlazni levak C. Da bi povraaj materijala, a time i lom zrna sveo na najmanju moguu meru, ugraen je pomini uber D. Zbog dejstva centrifugalne sile i uestalih udara zrnaste mase, u stranicu E, i ona je izvedena kao dvostruka, tako da se unutranja stranica moe povremeno zameniti. Elevatori su snabdeveni dubokim koficama kao radnim organima, kada se koriste za transport zrnastih materijala, a poludubokim koficama kada se koriste za transport branastih materijala.

Elevatori se dele na nekoliko grupa: po vrsti konstrukcije na vertikalne i kose; po vrsti vunog elementa na trakaste i lanaste; po brzini kretanja kofica na brzohodne i sporohodne; po rasporedu kofica. Zajedno sa trakastim transporterima, elevatori su najee primenjivani ureaji neprekidnog transporta. U poreenju sa drugim ureajima elevatori zauzimaju manji prostor.

19

Kapacitet kofiastog elevatora dat je jednainom:

v a

V 6.3Q k = [t/h]

gde je: Vk - zapremina kofice u litrima; a - rastojanje izmeu kofica u (m); - koeficijent punjenja kofice; v - brzina kretanja elevatora u (m/s).

Poslednju jednainu moemo iskoristiti za izraunavanje potrebne zapremine kofice za dati materijal i eljeni kapacitet:

v6.3Q

a

Vk

=

Same kofice za rasuti materijal imaju zapreminu od 1-3 litara, a za krupan materijal od 15-100 litara.

Na traci ili lananiku se postavljaju tako da ne smetaju jedna drugoj pri punjenju i pranjenju. Brzina kretanja trake iznosi od 0.75 do 1.25m/s, dok je visina dizanja do 50m, a u izuzetnim sluajevima i vie. Koeficijent korisnog dejstva je =0.40.75.

20

Sl. 1.4. Elevator kofiar

21

U tabeli 8, date su brzine kretanja elevatora u funkciji nekoliko parametara.

Tabela 8 - Brzine kretanja elevatora

Pri brzini v m/s

Priroda rasipnog

materijala

Primeri tipinog

materijala

Tip kofice

Koeficijent traka lanci

Ugljena praina duboka 0.85 ----- 0.6-0.8 Prainasti materijal

Cement duboka 0.75 1.25-1.8 ----

Kameni ugalj duboka 0.7-0.8 1.25-2 1.25-1.6 ljunak Ruda

preklapajua 0.7-0.85 0.8-1 0.8-1

Pesak suvi duboka 0.7-0.8 1.6-1.8 ----

Sitnokomada-sti i zrnastimaterijal

Pesak vlani plitka 0.4-0.6 1.25-1.8 1.25-1.6 Kameni ugalj preklapajua 0.6-0.8 ---- 0.6-0.8 Materijal

srednje krupnoe

Tucanik ruda preklapajua 0.6-0.8 ---- 0.5-0.8

Snaga motora za pogon moe se orijentaciono izraunati po obrascu:

( ) [ ]kW 15.1367

vHQN +

=

gde je:

Q - kapacitet, t/h; H - visina dizanja materijala, m; - koeficijent iz tabele 9; v - brzina elevatora, m/s; - stepen iskorienja prenosnika.

22


Trakasti elevatori Elevatori sa jednim lancem Elevatori sa dva lanca

Duboke i plitke kofice

Preklapa-jue kofice


Preklapa-jue kofice


Preklapajue

kofice

Kapacitet elevatora Q

u t/h

< 100

0.95

-----

1.4

-----

-----

-----

100 - 250

0.8

-----

1.05

0.9

1.7

-----

250 -500

0.7

0.65

0.8

0.7

1.3

-----

500 -1000

0.6

0.6

0.65

0.65

1.05

0.9

Neke od vanijih karakteristika ovog tipa transportera su: mogunost mnogostruke primene, mogunost kosog i vertikalnog transporta, veliki kapacitet i siguran rad. Meutim, ovaj tip transportera ima i svoje mane koje se ogledaju u: mogunosti zaepljivanja i zalepljivanja ukoliko se prenosi lepljiv materijal, mogunost sudara kofica usled slabog zatezanja trake i udaranje u zidove oklopa, usled ega nastaje oteenje i buka.

KONVEJERI

Konvejeri slue za transport materijala u vertikalnom i horizontalnom pravcu, pri emu je kretanje omogueno tokiima na vunim lancima. Konvejeri se mogu podeliti na one koji prenose sitnozrnaste materijale i na visee konvejere koji su sastavni deo nekog proizvodnog procesa i koji ine odvojenu grupu, mada i oni slue za transport materijala. Prilikom transporta sitnozrnastog (rasipnog) materijala u upotrebi su kofiasti konvejeri sa okretnim koficama, i kofiasti konvejeri sa neokretnim koficama. Glavna prednost kofiastih konvejera je u tome to mogu da prenose sitnozrnasti materijal u vie pravaca bez pretovarivanja. Okretne kofice imaju

23

prednost to je potrebna manja snaga za utovar i istovar i za transport, i to manje drobe materijal. Na slici 1.5, dat je jedan kofiasti konvejer sa okretnim koficama. Materijal se prenosi u koficama kako na vertikalnom tako i na horizontalnom putu, pri emu se kretanje omoguuje tokiima ugraenim na vunim lancima. Kofice su zglobno vezane obinim lancima, tako da se kreu paralelno same sebi u svim delovima konvejera. Kofice sa materijalom se obino prazne u gornjem horizontalnom delu staze i to okretanjem pomou posebnih, za tu svrhu odreenih savijenih ina.

Sl. 1.5. Kofiasti konvejer sa okretnim koficama

Prema uzajamnom poloaju kofica na vunom elementu ovi konvejeri se dele na; konvejere sa zbijenim koficama - vezanim neposredno jedna uz drugu, tako da ne postoji razmak izmeu kofica, i konvejere kod kojih postoji odreeno rastojanje izmeu kofica. Ovi tipovi transportera se meusobno razlikuju po nainu utovara materijala. Prvi tip zahteva padanje materijala i zasipanje kofica neprekidnim tokom, dok drugi zahteva doziranje materijala i njegovo sipanje u koficama u odreenim koliinama. to se tie pogona konvejera, on se postavlja u njegovom gornjem delu, na jednom od graninih mesta; zatezni ureaj se ugrauje na jednom od donjih vorova konvejera. Glavna prednost kofiastih konvejera je to mogu da prenose rasipne materijale u vie pravaca bez pretovarivanja. Kao jedna od prednosti nad konvejerima sa neokretnim koficama je i ta da troe manje snage za transport usled manjih otpora, i to manje drobe materijal. Meutim, mana im je u teem i komplikovanijem punjenju kofica materijalom.

24

Pri proraunu ovih konvejera otpori na horizontalnim delovima se raunaju kao i za grabuljaste transportere, dok na vertikalnim delovima kao za elevatore. Kapacitet kofiastih konvejera se izraunava kao i za elevatore po obrascu:

v a

V 6.3Q k = [t/h]

gde je: Vk - zapremina kofice u litrima; a - rastojanje izmeu kofica u (m); - koeficijent punjenja kofice; za konvejere sa okretnim koficama uzima

se od 0.65-0.8, a sa neokretnim koficama 0.8; v - brzina kretanja kofice (m/s); za konvejere sa okretnim koficama

uzima se od v 0.15-0.30m/s, a sa neokretnim koficama v0.40-0.50m/s.

Visei konvejeri nalaze svoju najveu primenu u fabrikama gde se proizvode delovi u serijskoj proizvodnji, odnosno pomou ovih konvejera prenose se komadni tereti koji su postavljeni na nosae. NJihova prednost je u tome to se mogu primeniti za najrazliitiju putanju kretanja materijala. Ovom vrsto konvejera esto se povezuju i po nekoliko odelenja jedne fabrike, prelazei i spratove ponekad.

Visei konvejeri se sastoje iz nosee ine, koja je obino I profil, pri emu se po donjem pojasu profila kreu pomou dva tokia nosee povrine. Kada je u pitanju duina ovih konvejera, ona moe biti razliitih duina a sve u zavisnosti od mesnih uslova pa i dostie duinu od nekoliko stotina metara. Snaga motora potrebna za pogon moe se odrediti iz sledee jednaine:

( ) [ ]kW vFFN sN

=

gde je:

FN - sila u delu vunog lanca koji nailazi na pogonski lananik u kN; FS - sila u delu koji silazi sa lananika u kN; - 1.02 1.04, koeficijent otpora vunog lananika (ili kotura); - stepen korisnosti pogonskog mehanizma. v - brzina transporta u m/s.

25

ZAVOJNI TRANSPORTERI

Zavojni transporteri (puni transporteri) (sl. 1.6) se primenjuju za transport rasutog materijala na manja odstojanja, a najvie do 30m. Transportna linija je veinom horizontalna, ali je mogue racionalno ostvariti i kosi transport ovim transporterima. Domen primene ovih transportera, s obzirom na osobine tereta je dosta ogranien. Nisu pogodni za grube materijale krupnih komada, kao ni za one koji se lako drobe, niti za lepljive ili za materijale koji se grudvaju. Najpogodniji za transport su sitnozrnasti i branasti materijali. Transport pomou puastih transportera predstavlja ravnomeran priliv materijala, a to znai ravnomeran tok transporta du cele transportne linije. Ovaj transporter ne podnosi preoptereenje jer nastaje zaguivanje na pojedinim mestima unutar transportne cevi, a posebno na mestima gde se nalaze srednji leajevi. To su maine sa velikim mogunostima primene a sve u zavisnosti od vrste materijala koji se transportuje. Zavojni transporter se sastoji iz polukrune cevi (1), spirale pua (2) i pogonskog dela (3). U cevi se nalaze srednji leaji (4) koji nose osovinu pua. Jedan od krajnjih leaja (5) je eoni, koji preuzima na sebe aksijalnu silu pua. Zavisno od smera transporta kretanje materijala u polukrunoj cevi ostvaruje se okretanjem spirale pua, koja je pogonjena od motora preko zupastog, punog, lananog ili remenskog prenosa. Remenski prenos se primenjuje kod kraih transportera i sa prenikom pua do 300mm. Kod veih transportera primenjuju se zupasti prenosi. Transportovani materijal vri translatorno kretanje kliui unutar polukrune cevi transportera pogonjen od spirale pua. Teina materijala i malo trenje izmeu zidova cevi i materijala, spreava okretanje materijala zajedno sa spiralom pua. Dobre osobine ovih transportera su u: jednostavnoj konstrukciji, lakom odravanju i relativno malim dimenzijama, to znai da ne zahtevaju puno prostora. S obzirom da se polukruna cev moe dobro zaptiti, ovi transporteri su pogodni za transport branastog materijala kao i materijala sa visokim temperaturama, ili sa neprijatnim i kodljivim mirisom. Sem napred iznetog, dobra osobina ovih transportera je i u tome to se dovoenje kao i odvoenje materijala moe vriti na vie mesta du itave transportne linije uz primenu odgovarajuih otvora i zatvaraa Kao nedostaci ovih transportera mogu se uzeti veliko tranje izmeu materijala i spirale pua kao i zidova polukrune cevi, znatna potronja energije, brzo habanje spirale pua i polukrune cevi iz napred navedenih razloga, kao i drobljenje materijala. Iz ovih razloga se puni transporteri primenjuju za kratka transportovanja kao hranitelji drugih pretovarno-transportnih maina bilo na poetku ili u meutransportu. Materijal izrade zavojnog transportera je elini lim i elini profil a manjim delom elini liv. Zavojnica pua se izrauje iz elinog lima izvlaenjem kao spirala ili kao segment. Pogon transportera moe biti direktan ili pod uglom u zavisnosti mogunosti postavljanja transportera.

26

Kapacitet zavojnih transportera iznosi od 2040 m3/h, dok se pri veim dimenzijama same zavojnice dostie i 100 m3/h. Po nainu konstrukcije zavojnice transporteri mogu biti : sa punom zavojnicom , sa trakastom zavojnicom, sa profilisanom zavojnicom i, sa lopatastom zavojnicom .

Transportna zavojnica se sastoji iz osovine na koju su privareni elini zavojci koji su izraeni od odvojenih, presovanih delova debljine 3 - 6mm. Za grube materijale, koji habaju delove transportera, zavojnice se izrauju iz odvojenih sekcija od livenog gvoa.

Sl. 1.6. Zavojni transporter

27

Korak zavojnice se moe raunati po sledeem obrascu:

DtgDS =pi= [m]

gde je: D - spoljni prenik zavojnice u m; - ugao nagiba 14 - 18o; - 0.8 - 1.0.

U tabeli 10, date su karakteristike materijala u zavisnosti od naina transporta zavojnim transporterima.

Tabela 10 - Karakteristike materijala i zavojnog transporetra

Materijal Tip zavojnice Koeficijent punjenja leba

Broj obrtaja zavojnice n [o/min]

Vrlo rasipni materijal

Pune zavojnice 0.30 - 0.45 50 - 120

Komadasti materijal

Trakaste ili loptaste

zavojnice

0.25 - 0.40 40 -100

Testasti i mokri materijali

Loptaste ili profilisane zavojnice

0.15 - 0.30 30 - 60

Samo vratilo zavojnice je na svakih 2.5 do 3.0m oslonjeno na leita koja se vezuju za gornji deo leba ili za njegovu bonu stranu, suprotnu od one kojom se kree materijal pod uticajem okretanja zavojnice. Pored ovoga, vratilo ima i aksijalno leite koje prima podunu silu zavojnice.

Pogon zavojnice se izvodi preko reduktora. Vratila zavojnice i reduktora se meusobno vezuju spojnicom koja moe da radi i pri malim odstupanjima pravaca ovih osa, dok se vratila elektromotora i reduktora vezuju elastinom spojnicom.

28

Kapacitet zavojnog transportera se odreuje na sledei nain:

[ ]t/h vA3600Q =

gde je: A - povrina poprenog preseka sloja materijala u lebu

( ) pi=4dDA

22;

D - prenik zavojnice, m; d - prenik osovine, m; - koeficijent punjenja leba, 0.15 - 0.45; - koeficijent koji uzima u obzir nagib transportera; pri uglovima nagiba

od =15 - 18o, moe se uzeti 0.02; v - brzina kretanja materijala

60nSv = ;

S - korak zavojnice; n - broj obrtaja zavojnice.

Kombinacijom gornjih jednaina moe se izraziti prenik zavojnice, a on se nadalje usvaja prema standardnim veliinama prenika zavojnih transportera: 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600mm. U zavisnosti od veliine prenika zavojnice i od osobina transportovanog materijala, usvaja se broj obrtaja zavojnice ovih transportera.

Tabela 11 - Brojevi obrtaja zavojnice Broj obrtaja u minuti

Prenik zavojnice u mm

najmanji najvei

150 24.0 150 200 24.0 150 250 24.0 118 300 19.0 118 400 19.0 95 500 19.0 95 600 15.0 75

29

Snaga motora zavojnog transportera troi se na savlaivanje otpora koji nastaju pri procesu transporta. Ti otpori su uglavnom; otpori pri dizanju materijala, trenje materijala o leb, trenje o zavojnicu, trenje u leitima, otpor od meanja i drobljenja materijala, otpor trenja u prenosnom mehanizmu.

Snaga na vratilu zavojnice se rauna kao:

( ) [ ]kW HL367

QkNvz = gde je: Q - kapacitet transportera u [t/h]; L - duina horizontalne projekcije transportera u m; - koeficijent otpora kretanja materijala koji se moe uzeti: za teke

habajue materijale (cement, gips, pesak ...) =4, a za ugalj =2.5; H - visina dizanja materijala u m; k - 1.151.25 - stepen sigurnosti.

Snaga motora za okretanje zavojnice se rauna kao:

[ ]kW NN vzm = gde je:

- stepen korisnosti transportera (0.8-0.85) Na sl.1.7. prikazani su razni tipovi punih transportera sa osnovnim karakteristikama.

Sl.1.7. Puni transportera sa osnovnim karakteristikama (nevedeni kapacitet u tabeli odnosi se na itarice =760 kg/m3)

30

Na sl.1.8. prikazan je puni transporter sa prikljucima za punjenje.

Sl.1.8. Puni transporter sa prikljucima za punjenje

INERCIJALNI TRANSPORTERI

Za transport rasipnih materijala i dodavanje materijala drugim transportnim aparatima, koriste se inercijalni transpotreri. Ukoliko prenose materijal ukoso navie, kapacitet im jako opada. Kod ovih transportera usled pojave oscilacija, udara i trenja materijala koji se prenosi, dolazi do izraaja inercija to vodi kretanju materijala unapred. Osnovni deo je leb (sl. 1.9), koji se kree oscilatorno. Pri kretanju leba unapred, usled pojave athezione sile i materijal se kree zajedno sa njim, dok u povratku leba nastaje klizanje materijala jer je tada atheziona sila mala............ Transporteri sa oscilatornim kretanjem leba se dele u dve grupe:

1. sa stalnom silom trenja (1.9a); 2. sa promenljivom silom trenja (1.9b).

31

Sl. 1.9. Inercijalni transporteri

leb transportera sa stalnom silom trenja se kree oscilatorno, pri emu gradi nesimetrian dijagram brzina. Pri kretanju leba unapred usled pojave sile trenja i materijal se kree unapred pri emu se brzina poveava ravnomerno i blago. Na kraju hoda leba, brzina leba se smanjuje, a materijal zbog inercije nastavlja svoje kretanje. Kada se leb kree unazad njegova brzina naglo raste, i materijal po inerciji nastavlja da se klie kao i na kraju prethodnog perioda, sve dok pri kraju povratnog hoda brzina leba ne opadne, i materijal ne pone da se kree opet sa lebom. Ovakav nain kretanja se postie primenom krivajnog mehanizma.

Kod drugog tipa transportera, sa promenljivom silom trenja, leb je postavljen na nosae nagnute pod izvesnim uglom prema vertikali (), to je zbog toga i pravac oscilovanja pod izvesnim uglom prema lebu (strelice na slici). Pri kretanju leba napred sa ubrzanjem, vertikalna komponenta sile inercije poveava pritisak tereta na leb, dok je pri hodu nazad smanjuje, ime se, znai, postie promenljivi pritisak na leb, pa i promenljiva sila trenja.

Ako je: masin < mg - teret se premeta po lebu klizanjem; masin > mg - teret se odvaja sa leba i kree se poskakivanjem. Prema amplitudi i frekvenciji oscilovanja leba, ove transportere delimo na tri grupe, kao u tabeli 12.

b)

32

Tabela 12 - Podela inercijalnih transportera

Naziv

Broj oscilacija u minuti Amplituda [mm]

LJuljajui transporteri

50 - 100 100 - 300

Tresui transporteri

300 - 500 10 - 20

Vibracioni transporteri 1000 - 3000 1.5 - 5

Kada su u pitanju mane inercijalnih transportera, moemo izdvojiti sledee: pojava dinamike sile pri radu; relativno mali kapacitet; smanjanje kapaciteta pri transportu pod nagibom prema horizontali; vei utroak energije nego kod trakastih i lanastih transportera.

Prednosti inercijalnih transportera nad trakastim i lanastim su: jednostavna konstrukcija; manje kotaju; niska osetljivost prema neravnomernom proticanju materijala.

Kapacitet inercijalnih transportera izraunava se kao:

[ ]t/h vhB6.3Q sr=

gde su: B - irina leba u m; h - visina sloja materijala u m; - gustina materijala u t/m3.

Preporuena visina materijala se uzima iz tabele 13 kao:

33

Tabela 13 - Visina sloja materijala

Vrsta materijala h (m) prainasti materijali 0.02 - 0.03 zrnasti materijali 0.04 - 0.06 komadasti materijali 0.07

U zavisnosti od koeficijenta trenja , u tabeli 14 date su srednje brzine kretanja materijala pri horizontalnom transportovanju materijala.

Tabela 14 - Srednje brzine kretanja materijala

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

vsr

0.13-0.14

0.2-0.25

0.27-0.32

0.33-0.38

0.35-0.4

0.38-0.42

0.4-0.45

Srednja brzina kretanja materijala kod transportera iji se leb kree pravolinijski moe se orijentaciono odrediti po obrascu:

40r

vsr

gde je r poluprenik krivaje u mm. Snaga za pogon transportera sa pravolinijskim kretanjem leba moe se orijentaciono odrediti po jednaini:

[ ]kW G0025.0N =

gde je G masa leba i materijala koji se nalaze u njemu izraena u kg.

VALJKASTI TRANSPORTERI

Za prenoenje tekih komadnih tereta na horizontalnim ili blago nagnutim deonicama, koriste se valjkasti transporteri. Valjkasti transporteri mogu biti sa sopstvenim pogonom ili bez njega. U prvom sluaju valjci dobijaju okretanje od motora i trenjem saoptavaju translatorno kretanje materijalu koji se nalazi na transporteru, kao na sl.1.10.

34

Sl.1.10. Valjkasti transporter

Kod valjkastih transportera koji nemaju sopstveni pogon, teret se kree ili pomou vunog lanca, ili runo, ali i pod uticajem sopstvene teine. Mogunost samostalnog kretanja materijala zahteva nagnutost transportera za vie od 1.53%. Teret treba da se oslanja na najmanje dva valjka pri emu korak treba da bude 1/3 do 1/4 duine tereta. Na sl.1.11 prikazane su mogue izrade valjkastih transportera, a prikazane su i eme ugradnje valjaka u noseu konstrukciju izraenu od valjanih profila.

Sl.1.11. Valjkasti transporter u zavisnosti od mesnih uslova

Kapacitet valjkastih transportera se izraunava po sledeem obrascu:

b)

a)

35

[ ]t/h a

vQ6.3Q 1 =

gde su: Q1 - masa jedininog tereta koji lei na valjcima u kg, v - brzina kretanja u m/s, a - rastojanje izmeu tereta u m.

Snaga motora pri ustaljenom kretanju se rauna kao:

[ ]kW vFN

=

gde su: F - otpor kretanju tereta, kN, - stepen korisnosti (0.8 - 0.85).

36

HIDRAULINI TRANSPORT

Pod hidraulinim transportom se podrazumeva transport usitnjenog materijala tenim fluidom (voda ili sl.). Danas se hidraulino transportuje uglavnom pesak, ljunak, krenjak, pepeo, ljaka, ugalj i sve vrste ruda, njihovih jalovina i drugo. Kao poetak ozbiljnijeg korienja hidraulinog transporta uzima se 1900. godina u SAD za transport fosfatne rude na Floridi. Tek posle 1950. godine, kada su stvorene i strujne maine visokog pritiska, mogao je i hidraulini transport bre da se razvija i da u pogledu duine cevovoda praktino bude neogranien. Pun razvoj hidraulinog transporta uglavnom se vezuje za 1957.-u godinu kada je u SAD puten u pogon cevovod za transport mlevenog uglja od rudnika u Kadizu (Cadis) do termoelektrane u Klivelendu (Cleveland). Ovaj cevovod je duine 172km, prenika 254mm i ima ukupno tri pumpne stanice.

UREAJI HIDRAULINOG TRANSPORTA

Pored cevovoda u ureaje hidraulinog transporta spada i oprema za pravljenje meavine estica materijala i vode, uvodnici usitnjenog materijala u vodenu struju, oprema za odvajanje materijala od vode na kraju transporta i strujne maine koje odavajui vid energije pretvaraju u strujnu energiju transportovane meavine.

PUMPE ZA MEAVINU

Hidraulini transport usitnjenih materijala vri se centrifugalnim i klipnim pumpama. Klipne pumpe se koriste za hidraulini transport suspenzija i sitnih materijala u vidu nehomogene meavine. Koriste se za transport na vea rastojanja, jer se njima moe ostvariti vei pritisak koji je potreban za savlaivanje otpora strujanja za vrme transporta. Dobra strana klipnih pumpi je i ta to one daju konstantan protok bez obzira na promenu pritiska u cevovodu, ukoliko je instalisana snaga dovoljna. One imaju vei stepen korisnosti od centrifugalnih pumpi. Mane koje imaju klipne pumpe su pojava habanja klipa, cilindra i ventila, osetljivost na hidraulini udar i najzad njihova cena i vei pogonski trokovi kod kraih cevovoda. Centrifugalne pumpe se primenjuju za transport krupnijih materijala u veim koliinama i za manja rastojanja. Projektuju i izrauju se kao pumpe za meavinu i kao pumpe za istu vodu. U prvom sluaju, one iz rezervoara usisavaju pripremljenu meavinu koju, zatim, potiskuju kroz cevovod do odredita (sl. 1.12).

37

Sl. 1.12. Sistem sa pumpom za meavinu

Oigledno u ovom sluaju meavina usitnjenog materijala i vode prolazi kroz pumpu, haba njene okvaene povrine i oteava zaptivanje prostora izmeu pokretnih delova. Samo habanje se donekle smanjuje izradom odgovarajuih delova od vrlo tvrdog materijala ili se potpuno izbegava oblaganjem tvrdom gumom svih okvaenih povrina pumpe. Zaptivanje se obavlja ubacivanjem iste vode posebnom pumpom u zaptivna mesta. Ovakav nain reavanja problema je prema tome mogu, ali se uvek postavlja pitanje ekonomske raunice. Iz tog razloga sve se vie ide na reenje transporta pumpama za istu vodu, uvoenjem usitnjenog materijala u cevovod iza pumpe (sl. 1.13). U ovom sluaju uvoenje usitnjenog materijal u cevovod iza pumpe nije uvek lako, naroito kada u njemu vlada visok pritisak diktiran samim transportom. Uvoenje usitnjenog materijala u cevovod pod pritiskom obavlja se pomou sektorskih i komornih dozatora i pomou ejektora.

Sl. 1.13. Sistem sa pumpom za vodu

+

1

m 2

m

P

mm

L ,

P +

sm

tm

L , D

mm

38

Da bi se izbeglo habanje i smanjili problemi oko zaptivanja kod pumpi za meavine i iskoristile dobre strane kod pumpi za vodu ( vei stepen korisnosti i lake zaptivanje) u poslednje vreme se sve vie koriste kombinovani sistemi transporta koristei osobine obe pumpe. U ovom sluaju pumpa za meavinu ubacuje meavinu u cevovod, koju potom pumpa za istu vodu potiskuje u potisni cevovod radi transporta. Ovo reenje se veoma esto koristi za hidraulini transport pepela i ljake jer su ovi materijali poznati kao veoma abrazivni.

PNEUMOHIDRAULINI LIFT

Pneumohidraulini lift predstavlja jedna cev konstanstnog preseka, koja je uronjena u rezervoar sa tenou ili sa meavinom tenosti i usitnjenog materijala i u koju se na odreenoj dubini ubrizgava gas pod pritiskom p1 u to veem broju mehuria (sl. 1.14).

Sl. 1.14. Pneumohidraulini lift

Mehurii gasa kreu se vertikalno navie, odnosno izronjavaju, pod dejstvom Arhimedove sile, povlaei za sobom tenost silom trenja, a ova, opet silom trenja, estice usitnjenog materijala ka izlaznom preseku 2-2. Prema tome gas je ovom prilikom obavio vertikalni transport tenosti ili meavine tenosti i usitnjenog materijala. Pneumohidraulini lift ima primenu u crpljenju vode iz bunara i sirove nafte iz buotinskih leita sa nedovoljnim pritiskom, za transport

39

pepela i ljake od kotlova do deponije, za podizanje peska i ljunka sa dna reka prilikom bagerisanja, za transport eerne repe u fabrikama eera za vreme pranja itd. Iako mu je stepen korisnosti relativno nizak (0.15-0.45) pneumohidraulini lift se esto upotrebljava jer je proste izrade, nema pokretnih delova, nije osetljiv na habanje, jeftin je itd. Najvie se upotrebljava za podizanje meavine pepela, ljake i vode do ulaza i kosi cevovod radi transportovanja do deponije.

EJEKTORI

Ejektori su ureaji koji slue za stvaranje strujne energije radi transporta neke tenosti ili meavine tenosti i usitnjenog materijala. Nemaju pokretnih delova i prave se od krunih i konusnih cevi spojenih po odreenom redosledu. Na sl.1.15 prikazana su dva tipa ejektora sa potrebnim oznakama.

Sl. 1.15. Ejektori

Kroz mlaznik M istie radni fluid velikom brzinom, koji silom trenja na graninoj povrini mlaza povlai za sobom usisavani fluid ili meavinu usitnjenog materijala i fluida, da bi se u komori za meanje KM izvrila potpuna homogenizacija. U difuzoru se ova meavina usporava da bi se na kraju difuzora ostvario onaj pritisak koji je potreban za transport meavine kroz cevovod na koji je ejektor prikljuen.

a)

b)

40

Razlika ova dva tipa ejektora je u kolinearnosti brzina radnog fluida i usisavanog fluida. Oigledno je ejektor tipa A bolji u hidraulinom smislu jer je njegov stepen sigurnosti vei. Prilikom odreivanja pogonskih karakteristika ejektora, polazi se od toga da je pritisak mlaza radnog fluida jednak pritisku usisavanog fluida u usisniku ejektora, tj. p1=p2. Ova predpostavka je opravdana jer je u pitanju nestiljivo strujanje. Mlaz radnog fluida posle izlaska iz mlaznika se iri pod uglom 2=20o.

Instalisana snaga pumpe, koja potiskuje radni fluid kroz mlaznik ejektora je:

p11

1000qpN

= [kW]

gde je:

( ) )pp(gHp1v21p a111cm2111 +++= [Pa]

napor te pumpe, pri emu se znak "+" uzima kad je nivo radnog fluida u rezervoaru ispod ose ejektora, odnosno znah "-" kad je nivo radnog fluida u rezervoaru iznad ose ejektora.

pc1 - gubici strujne energije u dovodnom cevovodu za radni fluid, raunati od nivoa rezervoara do poetka mlaznika u Pa.

H - razmak izmeu nivoa radnog fluida u rezervoaru i ose ejektora u m. 1 - gustina radnog fluida, kg/m3. v1 - brzina radnog fluida, m/s. m - koeficijent lokalnog otpora mlaznika. pa - atmosferski pritisak, 10.1325 Pa. g - ubrzanje Zemljine tee 9.81m/s2.

41

2. MAINE I UREAJI PNEUMATSKOG TRANSPORTA1)

Uvoenjem savremenih sredstava transporta u svim granama privrede, a naroito, u onim gde transport znatno uestvuje u procesu proizvodnje, reava se jedan od vanih uslova unapreenja procesa proizvodnje. U nameri da se kompletiraju saznanja i koriste najvia dostignua tehnike u program ove knjige uvrtene su i osnovne maine i ureaji za pneumatski transport rasutog materijala. Primena ureaja za pneumatski transport je vrlo iroka. Primenjuje se u svim sluajevima transportovanja branastog, zrnastog ili materijala u rasutom stanju. Transport se moe obaviti horizontalno, vertikalno ili kombinovano. Veliina maina i ureaja za pneumatski transport zavisi od kapaciteta transporta i vrste materijala. Osnovne prednosti pneumatskog transportovanja materijala u poreenju sa drugim vrstama transporta su:

1. Manja investiciona ulaganja nego za mehaniki ureaj transporta. 2. Siguran rad i mogunost ostvarenja visokog stepena automatizacije procesa. 3. Potreban je mali prostor za smetaj i ugradnju, jer se materijal prenosi

cevovodom malog prenika. 4. Obezbeuje iste i higijenske uslove rada, ne zagauje okolinu. Zbog

hermetinosti cevnih vodova neznatno je stvaranje praine i mali gubici materijala pri transportovanju.

5. Lako rukovanje i jednostavno odravanje. 6. Mogunost uzimanja materijala na nekoliko mesta utovara, kao i mogunost

istovara materijala na raznim mestima. 7. Mogunost postizanja velikog kapaciteta, i do 300t/h. 8. Mogunost obavljanja nekih tehnolokih procesa sa transportovanjem, kao na

primer, usisavanje sitnih frakcija iz mlinova. 9. Dodatne funkcije kao to su: hlaenje, grejanje i suenje.

Nedostaci pneumatskog transporta:

1. Visoka potronja energije, koja je oko 10 puta vea u odnosu na potronju mehanikih transportera.

2. Poveano habanje delova instalacije (kolena i sl.).

1) Tolma, D. : Pneumatski transport, 1991.

42

3. Neophodnost efikasnog ienja vazduha, u cilju spreavanja zagaenja okoline.

4. Kod poviene vlanosti materijala izaziva njegovo slepljivanje na kritinim mestima (kolena) i naruava optimalan rad ureaja.

Navedene prednosti u odnosu na nedostatke, stavljaju pneumatski transport na prioritetno mesto primene u transportu materijala.

PNEUMATSKI TRANSPORTERI

Jedno od najprimenjenijih tehnika u manipulaciji materijalima u industriji je transport materijala suspendovanog u vazdunoj struji u horizontalnim i vertikalnim cevovodima, rastojanja od nekoliko metara do nekoliko desetina metara.

Mogu se transportovati materijali od fino prakastih, preko paleta od 6mm, do nasipne gustine vie od 1500 kg/m3. Kapacitet sistema pneumatskog transporta zavisi od: 1. zapreminske mase proizvoda i veliine estica i oblika u izvesnoj meri, 2. sadraja energije transportovanog vazduha u celokupnom sistemu, 3. prenika transportne linije i 4. ekvivalentne duine transportne linije.

Minimalni kapacitet postie se kad je pritisak transportovanog vazduha taman dovoljan da prenese proizvod kroz liniju bez zaustavljanja. Da bi se spreilo takvo zaustavljanje, potrebno je obezbediti dodatno poveanje pritiska vazduha, tako da postoji faktor sigurnosti.

Optimalni sistem pneumatskog transporta je onaj, koji kroz operativnu primenu otplati sve projektovane parametre iznad potrebnog minimuma u okviru kriterijuma za povraaj investicije, utvrenim od strane investitora. Kompletna tehnika pomo koju nude isporuioci maina i oprema dovela je do trenda rasta nabavke kompletnih sistema pneumatskog transporta i primene u industriji. Ovde je dato nekoliko tipinih sistema pneumatskog transporta u funkciji ekonominog iznalaenja reenja (slika 2.1 i 2.2).

43

VRSTE SISTEMA

Uopteno pneumatski transporteri se klasifikuju u etiri osnovna tipa:

Pod pritiskom, Vakuum, Kombinacija pritiska i vakuuma i Fluidni sistemi.

U sistemu pod pritiskom (sl. 2.1), materijal se uvodi - isputa u struju vazduha posrestvom rotacionog dodavaa. Brzina toka vazduha odrava materijal u suspenziji sve dok materijal ne stigne do sabirnog bunkera, gde se razdvaja od vazduha vazdunim filterom ili ciklonskim separatorom. Sistemi pod pritiskom koriste se za materijale u slobodnom toku skoro svih veliina estica do 6mm paleta, sa potrebnim kapacitetom preko 10000 kg/h i gde je gubitak pritiska kroz sistem oko 0.4 bar. Ovakvi sistemi efikasno se koriste tamo gde se iz jednog izvora napaja nekoliko prijemnih mesta - potroaa. Vazduh za transport se obezbeuje duvaljkama.

Sl. 2.1. Sistem pneumatskog transporta pod pritiskom

Vakuum sistemi (sl. 2.2a i 2.2b) karakteristini su po kretanju materijala u vazdunom toku pritiska koji je nii od atmosferskog. Prednosti ovog sistema su da se sva energija pumpanja koristi za pokretanje materijala, a materijal se moe usisati u transportni cevovod bez pomoi rotacionog dodavaa ili slinog elementa za zaptivanje izmeu silosa za skladitenje i transportnog cevovoda.

44

Materijal se transportuje suspendovan u vazdunom toku dok ne stigne do prijemnika. Tada ciklonski separator ili filter razdvaja materijal od vazduha, koji prolazi kroz separator i filter na usisnoj strani te nakon toga vri potisno dejstvo. Vakuum sistemi se koriste na mestima gde kapacitet ne prelazi priblino 7000kg/h a ekvivalentna duina cevovoda je manja od 300m. Od posebnog znaaja su vakuum sistemi projektovani za kapacitete ispod 450kg/h i koriste se za materijale na kratkim rastojanjima od bunkera za skladitenje do procesnih ureaja hemijske pripreme. Ova vrsta transporta nalazi sve veu primenu u radu sa branastim i prakastim materijalima u prehrambenoj industriji.

Sl. 2.2a. Vakum sistem pneumatskog transporta

45

Sl. 2.2b. Vakum sistem pneumatskog transporta

Sistem pritisak - vakuum (sl. 2.3) predstavlja kombinaciju obe metode. Vakuum se koristi za povlaenje materijala u transporter, pomeranjem na kratkom rastojanju od ciklon separatora, izdvojeni vazduh iz ciklona separatora filtrira se, a nakon toga uz pomo duvaljke vri se potisno dejstvo materijala kroz cevovod. Preporuene vrednosti brzina transporta date su u tabeli 1.

Sl. 2.3. Transportni sistem: vakuum-pritisak

46

Fluidni sistemi Uopteno transportuju prethodno fluidizovane, fino razdvojene materijale na kratkim rastojanjima. Posebna prednost fluidnog sistema je u primeni na silosima sa skoro horizontalnim dnom. Fluidizovanje se postie putem komore u kojoj vazduh prolazi kroz poroznu plou - pregradu koja formira dno transportera na koju se dovodi materijal za transport. Kako vazduh prolazi kroz poroznu plou, svaka estica je okruena slojem vazduha (sl.2.4).

Sl. 2.4. Sistem transporta u fluidizovanom sloju

U momentu izvoenja fluidizacije materijal dobije osobine fluidnog toka i poinje da slobodno tee u pravcu pada korita transportera. Pravac korita transportera postavlja se sa padom 2o -5o, u smeru transportera.

Za transport cementa primenjuje se nagib od 4%, a potronja vazduha iznosi do 1.5m3/min po kvadratnom metru porozne ploe, nadpritisak vazduha iznosi do 0.04 bar, irina kliznog kanala izvodi se u granicama od 125-500 mm a pri tome se postie protok od 20-120 m3/h. Na duini kanala od 10-40 m snaga elektomotora na ventilatoru iznosi 0.75-4.0 kW.

47

Tabela 1. Preporuene vrednosti brzine kod pneumatskog transporta

Nasipna gustina materijala u

kg/m3

Brzina u m/s

Nasipna gustina materijala u kg/m3

Brzina u m/s

160 14.7 1120 39.0 240 18.2 1200 40.6 320 20.9 1280 41.8 400 23.3 1360 43.1 480 26.6 1440 44.1 560 27.9 1520 45.6 640 29.6 1600 46.7 720 31.3 1680 47.9 800 32.9 1760 49.2 880 34.5 1840 50.2 960 36.3 1920 53.3

1040 37.8

48

CIKLONSKI SEPARATORI Za separaciju materijala iz suspenzije sa vazduhom najee koriena oprema su ciklonski separatori. Gas ulazi u cilindrinu ili konusnu komoru tangencijalno, a izlazi kroz cenrtalni otvor (sl. 2.5).

Sl. 2.5. Proporcije mera ciklona

Prema tome, ciklon je komora u kojoj se vri taloenje usled delovanja centrifugalnih sila. Pri normalnim uslovima rada ciklona, centrifugalna sila odvajanja ili ubrzanja moe imati veliinu i do pet puta veu od gravitacionog ubrzanja. Prema svojoj efikasnosti i nainu dejstva ciklonski separatori nude jedno od najjeftinijih naina sabiranja materijala; praine sa gledita eksploatacije i ulaganja. Cikloni se primenjuju za razdvajanje vrstih materijala i tenosti od gasova i vrstih materijala od tenosti. Za razdvajanje vrstih materijala od gasova, primenjuju se cikloni kod estica preko 5m prenika. Za estice krupnoe preko 200m mogu se koristiti cikloni ili gravitacione komore za taloenje, koje su manje podlone abraziji. U sluajevima kad materijal - praina pokazuje visok stepen aglomeracije, odnosno kada postoji velika koncentracija praine (preko 3.5kg/m3) ciklonom se moe ukloniti praina koja ima i manje estice. U nekim sluajevima mogue je

49

ostvariti efikasnost od 98% na praini sa veliinom estice od 1 do 2 m, zbog preovaujueg efekta aglomeracije. Kada gas ue u ciklon, brzina gasa se redistribuira tako da se tangente komponente brzina poveavaju sa smanjenjem poluprenika r, tj:

nct rv

=

Spiralna brzina u ciklonu moe dostii vrednost nekoliko puta veu od prosene brzine ulaznog gasa. U idealnom sluaju bez trenja estice o zidove ciklona je n=11.5. Na osnovu rezultata merenja (Shepherd and Lapple Eng. Chem. 1940) pokazano je da n moe imati raspon od 0.50.7 u velikom delu prenika ciklona. Mada brzina dostie nulu kod zida, merenje brzine u tankom graninom sloju pomou Pitoove cevi pokazuje relativno velike tangencijalne brzine (kako je prikazano na sl. 2.6 i 2.7).

Sl.2.6 Sl. 2.7

Sl. 2.6. Promena tangencijalne i radijalne brzine na razliitim presecima ciklona Sl. 2.7. Tipski ciklon sa dodatnim sabirkom praine

Pad pritiska u ciklonu kao i gubitak usled trenja najprikladnije se izraava kao funkcija ulazne brzine gasa u ciklon:

50

2vp

2c

cc =

Na sl. 2.8 prikazana je efikasnost odvajanja koja se oekuje za datu veliinu estica, a za ciklone slinih geometrijskih karakteristika (kao na sl. 2.5).

Sl. 2.8. Efikasnost odvajanja za ciklone

Pri razdvajanju estica praine u ciklonu, pod predpostavkom da su estice kuglastog oblika, i da je koeficijent otpora = 3pi/rc, moe se izraunati najmanji prenik estice koju e ciklon efikasno odvojiti.

sg1v

o vn

)rr(3dpi

=

gde je: v - viskozitet gasa - vazduha u Ns/m2, r - poluprenik ciklona u m, r1 - poluprenik izlazne cevi ciklona u m, n - broj obrtaja gasne struje u ciklonu, vg - obimna brzina gasa u ciklonu u m/s, s - gustina mase estica u kg/m3.

51

Obimna brzina gasa u ciklonu se kree u granicama 0.7vc vg 0.75vc, gde je vc=16-20m/s - ulazna brzina gasa u ciklon. Projektovanje ciklona izvodi se tako da se zadovolje odreene granice pada pritiska. Za instalacije pneumatskog transporta i rad ciklona pri priblino atmosferskom pritisku, maksimalni dozvoljeni pad pritiska odgovara ulaznoj brzini u rasponu od vc=15-20m/s.

Efikasnost odvajanja ciklona direktno zavisi od prenika ciklona. Pri projektovanju ciklona primarni faktor je odreivanje njegovog prenika, a ostale geometrijske mere proporcinalno zavise od prenika.

Ciklon sa manjim prenikom ima veu efikasnost odvajanja od ciklona sa veim prenikom, a pri konstantnom padu pritiska. Meutim, cikloni sa manjim prenikom zahtevaju konstrukciona reenja paralelnog povezivanja u jednu celinu, za dati kapacitet. Konano reenje projekta obuhvata kompromis izmeu efikasnosti odvajanja ciklona - dva ili vie ciklona u bateriji i kompleksnosti opreme - jednostruki ciklon za dati kapacitet. Uobiajeno je projektovati jednostruki ciklon za dati kapacitet.

Projektovanje ciklona u redovima odnosno u parovima 2, 4 do 6, opravdano je u sluajevima gde je efikasnost odvajanja ciklona neadekvatna za jednostruki ciklon. Smanjenjem prenika cevi za izlaz gasa iz ciklona poveava se efikasnost odvajanja i pad pritiska. Odnosno, gubitak pritiska u ciklonu ima direktno dejstvo na potrebni statiki pritisak i snagu koju ventilator mora razviti da bi savladao izmeu ostalog i otpor ciklona.

Poveavanjem duine ciklona poveava se i efikasnost odvajanja. Ne postoje strogo odreene proporcije geometrijskih mera ciklona. Neophodno je da ulazni prelaz u ciklon bude postepen da bi se izbegao veliki pad pritiska zbog ubrzavanja gasa u njegovoj komori. Veina ciklona sa velikom efikasnou imaju duinu konusa u rasponu od (1.63.0) d.

Cikloni su jednako efikasni ukoliko rade na potisnoj ili usisnoj strani ventilatora, ukoliko je prijemnik praine nepropustan za vazduh. Najvei uzrok slabog rada ciklona je proputanje vazduha i izlaz praine. Proputanje vazduha na ciklonu ima za rezultat pad efikasnosti odvajanja, posebno fine praine. Za ciklon pod pritiskom, nedopustivo je proputanje vazduha, pre svega zbog stvaranja lokalne praine.

52

GEOMETRIJSKE MERE CIKLONSKIH SEPARATORA

Efikasnost ciklona direktno zavisi od njegovog prenika. Ne postoje tano utvrene metode prorauna prenika ciklona u zavisnosti od koliine gasa koju odvaja ciklon. Kada je poznata koliina gasa koju ciklon treba da izdvoji od materijala i praine, ipak se moe priblino izraunati njegov prenik. Za praktinu upotrebu, prenik ciklona moe se odrediti na osnovu podataka proizvoaa za ovu vrstu opreme. Na osnovu konstatacije da efikasnost ciklona direktno zavisi od prenika moe se izvriti dimenzionisanje ciklona koristei podatak za faktor k=1.72.1m3/m2s, faktor efikasnog odvajanja za ciklon. U tabeli 2, date su dimenzije visoko efikasnog ciklona (sl. 10) proizvoaa opreme. Za poznatu koliinu gasa koju treba da izdvoji ciklon, moe se izraunati njegov prenik pomou formule:

pi

=cF4d [m]

gde je: Fc - povrina poprenog preseka ciklona u m. Ostale geometrijske mere ciklona proporcionalno zavise od prenika ciklona (sl. 2.9).

53

Sl. 2.9. Osnovne mere ciklona Sl. 2.10. Visokoefikasni ciklon

A

B

LR

D

54

Tabela 2. Dimenzije visoko efikasnog ciklona pri otporu izmeu 18002000 N/m2

A [mm]

B [mm] D [mm] L [mm] R [mm] Q [m3/h

] 20 45 100 390 40 50 30 68 150 586 60 130 40 92 200 781 80 240 50 115 250 967 100 370 61 137 300 1171 120 540 73 164 360 1407 144 770 81 183 400 1562 160 960 93 211 460 1797 184 1270

102 228 500 1953 200 1500 122 274 600 2342 240 2150 142 320 700 2734 280 2950 162 366 800 3124 320 3850 172 389 850 3317 340 4300 183 411 900 3515 360 4900 193 434 950 3709 380 5400 203 457 1000 3950 400 6000

Izdvajanje praine iz struje vazduha vri se iz dva osnovna razloga: da bi se zadrala korisna supstanca i da bi se spreilo zagaivanje vazduha - okoline.

Efikasnost odvajaa izraava se stepenom odvajanja. Prema propisima efikasnost odvajaa odreuje se na osnovu graninih vrednosti emisije (GVE) praha. Prema postojeim pravilnicima o zatiti vazduha od zagaivanja propisane su sledee GVE: 150 mg/m3 za netoksini prah za protok od 10000 m3/h i vei, a 500 mg/m3, za

protok od 3000 m3/h i manji, 100 mg/m3 od transportnih ureaja, a pri protoku preko 3000m3/h.

55

VREASTI FILTERI

Na sl.2.11, data je silosna izvedba vreastog filtra sa dobrim iskorienjem i filtracijom, kao i sa stalno visokim stepenom izdvajanja pri konstantnom otporu filtera. Ovi filteri koriste se u sistemu pneumatskog transporta sa nadpritiskom ili sa vakuumom. Filtracione vree su u obliku xepova i zauzimaju mali prostor.

Sl. 2.11. Vreasti filter

Inspekcioni pregled i upravljanje izvode se na strani istog gasa. Elektronski regulacioni ureaj za protiv-strujno ienje vrea izveden je u kompaktnoj izradi. U tabeli 3, data je zavisnost izmeu povrine filtera i koliine izdvojenog vazduha.

Model VENTILATOR

motor kW

D i m e n z i j e Teina

56

Tabela 3. Odnos povrine filtera i koliine vazduha

Ukupna filtraciona povrina [m2]

Filterski elementi broj i veliina

Koliina vazduha [m3/h]

F - 4 6 - KRATKI 700 F - 6 6 - DUGI 1000 F - 7 10 - KRATKI 1250

F - 10 10 - DUGI 1750 F - 12 12 - DUGI 2000 F - 14 20 - KRATKI 2500 F - 20 20 - DUGI 3500

Faktor optereenja ovih filtera priblino iznosi 175 m3/m2h. Na sl. 2.12, dat je dijagram zavisnosti koliine vazduha i otpora filtera.

Sl. 2.12. Zavisnost otpora filtera i koliine vazduha

57

Na sl. 2.13 prikazan je vreasti filter sa filterskim maramama cilindrinog oblika. Koristi se za otkanjanje estica praine iz meavine praina-gas.

Sl. 2.13. Vreasti filter sa filterskim maramama cilin. Oblika

Okruglo filtarsko kuite omoguava prvu separaciju putem centrifugalnih sila. Naknadna filtracija kroz filter maramu isti vazduh u velikoj meri zadovoljavajui sve propise za ouvanje okoline. Osobine ovakvih filtera:

Pad pritiska:

-vakuum do 0.25bar -nadpritisak do 0.05bar.

Sistem za ienje - otresanje vrea sa visokoefikasnim ienjem troi: 0.035 0.04 [m3/vrei] x (broj otresanja).

58

Ovi filteri rade efikasno ak i pri velikim optereenjima, omoguavaju maksimalno ienje filtarskih vrea i daju visok stepen istoe vazduha. Faktori koji odreuju optereenje filtera: Maksimalno optereenje je 9m3/m2min sa duinom vree od 2.4m. Faktori koji utiu na optereenje filtera: -veliina estica, -pneumatski sistem aspiracije, -fiziko svojstvo praine, -koncentracija praine u netretiranom vazduhu, -elektrostatiko pranjenje.

CIKLON FILTER

Objedinjavanjem funkcije ciklonskog odvajanja i filtriranja vazduha dobijen je ureaj koji istovremeno obavlja dve funkcije: odvajanje materijala od vazdune struje i preiavanje vazduha. Telo ciklon-filtera je cilindrinog oblika (sl. 2.14). Na glavi ima grupu elektromagnetskih ventila za regulaciju dotoka komprimovanog vazduha kroz dizne za uduvavanje (kroz venturijeve cevi) u kojima se struja vazduha priblino podeava na brzinu zvuka. Na venturi cevi su privrene filterske vree sa zatitnom korpom. ienje poliestarskih filter vrea obavlja se pritisnim vazduhom, u intervalima od 1 do 30 sekundi, a u zavisnosti od koliine praine. Pomou elektronskog ureaja regulie se interval protivstrujnog otresanja vrea, tako to se otvara elektromagnetski ventil u glavi odvajaa ciklon-filtera. U srednjem delu ugraen je izmenljivi deo i u nekim sluajevima je snabdeven zatitnom reetkom, na kojoj se privruje pokaziva nivoa. Ovakvi ciklon-filteri mogu da podnesu veliko preoptereenje u radu, jer imaju sopstveni sistem ienja.

59

Sl. 2.14. Ciklon filter

TOTALNI ODVAJA

Jedna od moguih primena ciklon-filtera u sistemu pneumatskog transporta prikazana je na sl. 2.15. Dobre osobine ovakvog sistema su:

Nema gubitaka materijala, jer ima potpuno odvajanje praine. Potpuno se preiava izlazni vazduh, a time se uva klipni sistem duvaa. Mali su trokovi odravanja, jer je mali broj delova izloen zapuavanju. Mali je gubitak pritiska i zbog toga poveani kapacitet transporta. Mala potreba za smetajnim prostorom, laka i kompaktna konstrukcija.

60

Sl. 2.15. Totalni odvaja

ROTACIONI IZUZIMA

U sistemu pneumatskog transporta rotacioni izuzima slui za zatvaranje strane koja je pod pritiskom i atmosfere kod istovremenog iznoenja materijala. Ima robusnu livenu konstrukciju od SL i jednostavne je izrade. Zazor izmeu rotora i statora ima direktnog uticaja na ispravan rad izuzimaa, a odreuje se uzimajui u obzir i vrstu materijala koja se transportuje. Tako na primer zazor izmeu rotora i statora na izuzimau kree se u granicama od 0.200.50mm zavisno od vrste materijala. S obzirom na primenu i zaptivajue dejstvo upotreba rotacionog izuzimaa ograniena je na nadpritiske od 0.8bar. Specijalne izvedbe rotacionih izuzimaa su rotacioni fluidlift dozatori prilagoeni za ugradnju na cevovode za pneumatski transport.

Na sl. 2.16 dat je izgled rotacionog izuzimaa.

61

Sl. 2.16. Rotacioni izuzima

PRORAUN PNEUMATSKOG TRANSPORTA

Pri projektovanju pneumatskog transporta za industrijske svrhe neophodno je prvenstveno odrediti parametre:

tehniki kapacitet, G [kg/h] raunsku duinu transportnog cevovoda, Lra [m] koeficijent koncentracije smee, Ck [kg/kg] transportnu brzinu vazduha, vv [m/s]

Na osnovu ovako definisanih veliina pristupa se dimenzionisanju prenika cevovoda i izraunavanju koliine vazduha i pada pritiska.

62

TEHNIKI KAPACITET POSTROJENJA

Tehniki kapacitet definie se pomou izraza:

tkkGG 21sr =

gde je: Gsr - dnevna proizvodnja pogona, k1 - koeficijent neravnomernog dodavanja materijala u pneumatsku liniju, (11.5) k2 - koeficijent poveanja kapaciteta i pogona, t - vreme rada u toku dana.

RAUNSKA DUINA CEVOVODA

Raunska duina cevovoda dobija se sabiranjem duine horizontalnih i vertikalnih deonica cevi i ekvivalentnih duina koje proizilaze iz postojeih krivina, skretnica i dr. Ova se mesta zamenjuju duinama jednakih otpora.

ekvh~ra LLLL ++= [m]

gde je: Lh - duina horizontalnog cevovoda u (m), Lv - duina vertikalnog cevovoda, izraunava se od mesta napajanja do mesta prikljuenja, u (m), Lek - ekvivalentne duine krivina, u (m),

Ekvivalentne duine krivina date su u tabeli 4. "Ekvivalentna duina" leptir-zatvaraa, prekretaa uzima se; Lek=8m, a za ibere Lek=4m.

Tabela 4. Ekvivalentna duina krivina (L=90o)

Duine krive Lek (m) pri R/d Vrsta materijala

4 6 10 20 Prainasti 4 - 8 5 - 10 6 - 10 8 - 10 Zrnasti, jednolian 8 - 10 12 - 16 16 - 20 Sitan, nejednolian 28 - 35 38 - 45 Krupan, nejednolian

60 - 80 70 - 90

63

KOEFICIJENT KONCENTRACIJE SMEE

Osnovni pokazatelji koji karakteriu reim rada postrojenja pneumatskog transporta su zasienost struje vazduha esticama materijala koji se transportuje tj. koncentracija smee.

Postoji masena koncentracija i zapreminska koncentracija. Pod tim se podrazumeva odnos masa ili zapremine transportovanog materijala i vazduha za transport.

Masena koncentracija:

v

mk G

GC =

gde je: Gm - masa transportovanog materijala, Gv - masa vazduha za transport.

Zapreminska koncentracija:

m

vk

mv

vmv CG

GC

=

=

gde je: v - gustina vazduha, m - srednja gustina materijala.

Kod usisnih postrojenja koeficijent koncentracije ogranien je veliinom vakuuma i kree se u granicama: 0.525. Kod potisnih postrojenja koeficijent koncentracije smee je teorijski neogranien i kree se od: 10150.

Pri projektovanju postrojenja pneumatskog transporta neophodno je odabrati optimalne vrednosti koncentracije smee. Stepen koncentracije utie na snagu postrojenja i njegove gabarite. Pri malim vrednostima Ck, raste snaga postrojenja na osnovu poveanja koliine vazduha. Zbog toga male koncentracije su nepogodne za pneumatska postrojenja. Pri veim vrednostima Ck, smanjuje se potronja vazduha, pa je prema tome potronja energije manja.

Kod suvie velikih stepena koncentracije, postrojenje pneumatskog transporta radi na povienom nadpritisku te se javlja potreba za kompresorskim postrojenjem sa ureajem za preiavanje vazduha (uljni odvajai i dr). Kod

64

visokih stepena koncentracije dolazi do zaepljavanja cevovoda na kolenima i skretnicama. Optimalne vrednosti stepena koncentracije smee dobijaju se na osnovu eksperimentalnih ispitivanja pneumatskih postrojenja u radu. Za proraune mogu se korisititi podaci za Ck, dati u tabeli 5.

Tabela 5. Preporuene vrednosti za koeficijent koncentracije

Osnovna grupa

Brzina vazduha m/s

Koncentracija Ck kg/kg

Koeficijent otpora

K Sitan materijal

25 - 35 3 - 5 0.5 - 1.0

Zrnast materijal

16 - 25 20 - 30

3 - 8 15 - 25

0.5 - 0.7 0.3 - 0.5

Prakasti materijal

16 - 22 1 - 4 0.5 - 1.5

Vlaknasti materijal 15 - 18 0.1 - 0.6 1.0 - 2.0

GUBICI PRITISKA PRI STRUJANJU SMEE VAZDUHA I MATERIJALA

Ispitivanjem pneumatskog transporta i merenjem pokazalo se da promena pada pritiska ima linearnu zavisnost:

)KC1(pp

kv

sm+=

gde je: psm- pad pritiska pri kretanju meavine, pv - pad pritiska pri kretanju istog vazduha, Ck - srednja masena koncentracija, K - koeficijent kojim se uveava pad pritiska pri kretanju meavine u odnosu na strujanje istog vazduha.

Data zavisnost izraena prethodnom jednainom, dokazana je ispitivanjem pneumatskih transporta pri koncentraciji smee od 0.05 25 kg/kg. Koeficijent K dobija se eksperimentalnim putem i u velikoj meri zavisi od brzine vazduha vv. Ako je brzina vea, koeficijent K je manji i obrnuto. Pri veim brzinama vazduha, estice materijala manje padaju na zidove cevovoda, a to smanjuje gubitke pritiska

65

na trenje. Pri manjim brzinama estice materijala se vie dodiruju sa zidovima cevovoda, a time se otpori poveavaju. Na veliinu koeficijenta K, utiu fizika svojstva transportovanog materijala: oblik, dimenzije, specifina masa, prenik cevovoda (K, se poveava sa poveanjem prenika cevi). vrednosti koeficijenta K, za razliite grupe materijala, dobijene eksperimentalnim putem, date su u tabeli 4-5. Pad pritiska usled lokalnih otpora pri transportu smee vazduha i materijala moe se odrediti po formuli:

( )2vCK1p

2v

vvklok +=

gde je: v - koeficijent lokalnih otpora pri kretanju istog vazduha.

Pri transportu u vertikalnim deonicama cevovoda, treba obezbediti dodatnu energiju, koja je potrebna za savlaivanje geodetske visine, tako nastaje pad pritiska, koji zavisi od koncentracije smee Ck i visine dizanja H.

m

vkvh

v

v C Hp =

Stvarna brzina u vertikalnom cevovodu pri kretanju na gore znatno je manja od brzine vazduha, vm = vv - vleb na osnovu toga se dobija:

lebvv

kvhvv

v C Hp

=

Na deonicama, gde je cevovod vie optereen materijalom, a brzina materijala smanjena i na mestima skretanja cevovoda gde se troi energija vazdune struje na savlaivanje inercije materijala, javlja se dodatni otpor, a moe se izraunati kao:

2v

C Kp vvkrr =

gde je: Kr - (1 - 2.1), koeficijent otpora na savlaivanje inercijalnih, dobijen eksperimentalnim putem. Koeficijent Kr , zavisi od fizikih osobina materijala, brzine vazduha i drugih parametara, pri emu manje vrednosti odgovaraju materijalima sa manjom specifinom masom.

66

PRORAUN POTISNIH I USISNIH SISTEMA PNEUMATSKOG TRANSPORTA

Veina niskopritisnih sistema pneumatskog transporta rade sa naporom do 10000 (Pa) = 0.1 (bar), a pri tom specifina gustina vazduha moe da odstupa 10%. Takva odstupanja mogu se zanemariti pa se za pojednostavljenje prorauna uzima da je v=1.2kg/m3=const.

Pri proraunu pneumatskog transporta zadatak je odrediti prenik cevovoda d, kapacitet vazduha Qv, ukupne padove pritisaka pi, kao i izvriti izbor instalacije (tip ventilatora, veliinu i povrinu filtera, dimenzionisanje ciklona, veliinu fluid lift dozatora i rotacionih izuzimaa).

Na osnovu poznate koncentracije smee Ck, i proraunskog kapaciteta G, odreuje se protok vazduha;

CGQ

kvv

= [m3/s]

Na osnovu Qv i zadate brzine vazduha vv izraunava se prenik cevovoda;

v

v

v

Q4dpi

= [m]

Na osnovu prorauna prenika cevi d, usvaja se standardni prenik cevovoda i izraunava tana vrednost Qv (i preraunava se Ck);

vvk Q

GC

=

Za konanu vrednost Qv izraunava se prenik ciklona;

pi

=cF4D [m]

kQF vc = [m2]

k = 1.72.1 [m3/m2s] - konstanta za visokoefikasan ciklon.

67

Otpor ciklona nalazi se pomou;

2vcik Qmp =

m=0.150.20 - koeficijent za ciklon

Qv [m3/min]

Otpor za bateriju ciklona odreuje se;

v

2c

cik 2vp =

gde je: - koeficijent otpora ciklonskih baterija, vc - ulazna brzina vazduha u ciklon (uzima se oko 1520m/s).

Takoe, potrebno je izvriti proraun ventilacionog dela mree, uzimajui u tom delu brzinu vazduha 1015m/s.

Odreivanje veliine ukupnih otpora u mrei: p (N/m2)

( ) ostrhk2v

vii pppCK1

2v

dLp ++++

+=

gde je:

- koeficijent trenja istog vazzduha o zidove cevi 0.020, Li - suma svih duina cevovoda, horizontalih, vertikalnih i ekvivalentnih duina prema tabeli 4, i - suma lokalnih otpora, K - korekcioni faktor prema tabeli 5, ph - dodatna energija za savlaivanje geodetske visine, pr - gubici na savlaivanje inercijalnih sila, i post- ostali gubici u sistemu pneumatskog transporta.

68

Posle izraunavanja ukupnog pada pritiska u mrei i potrebe za vazduhom proraunava se naga motora radne maine:

v

2v11000

pkQkN

= [kW]

gde je: k1=1.15 - koeficijent koji uzima gubitke usled prosisavanja u mrei, k2=1.10 - koeficijent koji uzima u obzir nepredviene otpore u cevovodima, v=0.50.8 - koeficijent korisnosti ventilatora duvaljke.

U usisnim postrojenjima, koja rade pri vakuumu preko 0.1bar, uz poveanje razreenosti po duini transportnog cevovoda poveava se zapreminski protok vazduha, uz smanjenje njegove specifine mase. U vezi sa tim, pri konstantnom preniku cevovoda poveava se brzina vazduha. Poto bi se ta veliina menjala vie od 10%, potrebno je dugake trase cevovoda "razbijati" na deonice sa postepenim porastom prenika. U tom sluaju duina tih deonica se odreuje raunski iz jednaine, koja uzima u obzir termodinamiku promenu sastava vazduha pri konstantnoj temperaturi vazduha:

2v

dL

p2pp 22v

2v22

22

21

=

gde je: p1 - pritisak na poetku proraunske deonice, p2 - pritisak na kraju proraunske deonice, v2 - gustina vazduha na kraju proraunske deonice, vv2 - brzina vazduha na kraju deonice.

Ukoliko sistem radi na vie paralelnih linija, i na razliitim optereenjima, za proraun se uzima linija sa najviim optereenjem.

69

3. PUMPE1), KOMPRESORI, VENTILATORI

3.1 PUMPE

U okviru ovog poglavlja e se razmatrati pumpe koje su najvie u upotrebi u procesnoj industriji, kao to su centrifugalne pumpe, propelerne pumpe, klipne pumpe, membranske pumpe, zupaste pumpe, pune pumpe i dr. Centrifugalna pumpa sastoji se iz dva osnovna dela: rotora sa lopaticama i kuita (statora) kojim se tenost dovodi u rotor i uz povieni pritisak iz njega odvodi (sl. 3.1.1). Rotor je privren na osovinu, pogonjenu nejee elektromotorom, a ponekad parnom turbinom, vodnom turbinom ili motorom s unutranjim sagorevanjem. Kuite ima usisni i potisni nastavak, nosi leajeve i zaptivae, i okruuje rotor.

Spisak glavnih delova pumpe:

111 Spiralno kuite 216 Osigura matice 112 Poklopac spirale 217 Osigura matice 113 Prsten 218 Valjkasti leaj 114 Pritisna aura 219 Tuljak vratila 115 H-prsten 311 Nosa leaja 121 Zaptivna pletenica 312 Poklopac leaja 122 Zaptiva poklopca spirale 315 Vijak za odzraivanje 211 Kolo rotora 316 Pokaziva nivoa ulja 212 Vratilo 317 Zaptiva poklopca leaja 215 Matica kola rotora 318 Zaptivni prsten

Sl.3.1.1. Jednostepena pumpa

1) Poar, H.: Osnove energetike II, 1978.

Risti, B.: Centrifugalne pumpe u hemijskoj industriji, 1975. R. H. Perry.: Chem. Eng. Handbook, 1984.

70

Zaptivni prsten (sl. 3.1.2) ograniava na najmanju moguu meru strujanje tenosti iz potisnog u usisni deo. Usisnim nastavkom dovodi se tenosti u rotor. Tu lopatice sa eonim vencima (prednji i zadnji venac, sl. 3.1.2) formiraju kanale, u kojima se tenost ubrzava, pa mu je na izlazu apsolutna brzina vea nego na ulazu. Kinetika energija tenosti delimino se pretvara u energiju pritiska u potisnom delu kuita. To pretvaranje se odvija ili u spiralnom delu kuita i u potisnom nastavku (sl. 3.1.3a) ili meu statorskim lopaticama (sl 3.1.3b). Ako nema statorskih lopatica, najvei deo kinetike energije transformie se u koninom nastavku, a inae se sva transformacija obavlja meu njima. Danas se najvie horizontalnih jednostepenih pumpi izvodi bez statorskih lopatica.

Sl. 3.1.2. Jednostrujna pumpa sa zaptivnim prstenom i kompezacionom komorom

Sl. 3.1.3. Spiralno kuite i statorske lopatice pumpe

Oblik i duina lopatica (sl. 3.1.4) zavise od specifinog broja obrtaja, koji je definisan kao i za turbine. Tipovi pumpi su okarakterisani smerom strujanja tenosti u rotoru. Oni ogovaraju Francisovim i propelernim turbinama.

prednji zid zadnji zid

zaptivni prsten kompenzaciona

komora

difuzor

stator

rotor

spirala

71

Sl. 3.1.4.Oblik pumpi razliitog broja obrtaja

Tabela 1, sadri karakteristike etiri tipova pumpi za protok od 0.15 m3/s. Rotori se izvode i kao dvostrujni, kojima tenost dotie sa obe strane (sl. 3.1.4a, b). Kad je re o velikim visinama pumpanja i kad se potrebni pritisak ne moe dovoljno ekonomino ostvariti jednim rotorom, prave se viestepene pumpe, s vie rotora spojenih u seriju (sl. 3.1.5).

Tabela 1: Primer karakteristika za tipove pumpi razliitih Specifinih brojeva obrtaja

I II III IV Specifini broj obrtaja Protok Visina pumpanja Broj obrtaja Spoljanji prenik Odnos unutranjeg i spo-ljanjeg prenika

nQ, min-1 Q, m3/s H, m n, min-1 D2, m

D1/D2

25 0.150

21 870

0.480

0.5

44 0.150

15 1160 0.305

0.7

130 0.150

10 1750 0.255

0.9

270 0.150

6 2600 0.180

1.00

gde je: I - Radijalna dvostrujna pumpa II - Poluaksijalna dvostrujna pumpa III - Poluaksijalna propelerna pumpa IV - Aksijalna propelerna pumpa

radijalna dvostrujna pumpa nq= 25 min-1

poluaksijalna dvostrujna pumpa nq = 44 min-1

poluaksijalna propelerna pumpa nq = 130 min-1

aksijalna propelerna pumpa nq = 270 min-1

72

Sl. 3.1.5. Primer izvoenja visokopritisne pumpe

Kod centrifugalnih pumpi osovina moe biti horizontalna ili vertikalna, ve prema pogonskoj maini ili prema pogonskim uslovima.

73

TEORIJSKA VISINA PUMPANJA

Energetski odnosi u pumpi mogu se posmatrati kao na nain kod vodenih turbina. Polazei od brzina na ulazu i na izlazu iz kanala meu lopaticama rotora (sl. 3.1.6), odreuju se ulazni i izlazni trouglovi brzina (sl. 3.1.7).

Sl.3.1.6. Brzine u rotoru pumpe Sl. 3.1.7. Trouglovi brzina:

a) ulaz u rotor; b) izlaz iz rotora

Izraz za snagu koju rotor predaje tenosti za protok 1 kg/s, iznosi:

= dVpWi [W]

gde je: c - apsolutna brzina strujanja , u - obimna brzina strujanja , nj - relativna brzina strujanja.

Pomou kosinusne teoreme iz izraza , se dobija:

1u12u2111222 c u c ucos c ucos c uN ==

Obe relacije vae za pumpu kroz koju protie 1 kg/s tenosti. Uzevi da je N=gHp, gde je Hp teorijska visina pumpanja, dobija se:

a)

b)

74

g2ww

g2uu

g2cc

gc u c uH

21

22

21

22

21

221u12u2

p

+

+

=

=

Pri ovome treba napomenuti da su c1 i c2 stvarne brzine estica, a 1 i 2 uglovi kojima je odreen njihov smer, pa je Hp i stvarna teorijska visina pumpanja. Meutim, nisu poznate ni stvarne brzine i njihovi stvarni smerovi, pa se teorijski prorauni esto sprovode uz predpostavku da uglovi strujanja tano odgovaraju uglovima lopatica. Zbog toga se dobija vea teorijska visina pumpanja, koja se naziva Ojlerova (Eulerova) visina pumpanja (Ee). Ona ima veu vrednost od Hp. Ta razlika, meutim, ne znai gubitak energije, ve samo manju teorijsku visinu pumpanja jer Hp odgovara stvarnim odnosima u pumpi. Ojlerova visina pumpanja mogla bi se ostvariti samo ako bi pumpa imala beskonano mnogo lopatica, pa bi strujanje sledilo njihov oblik. Zbog konanog broja lopatica poveava se ugao 2 na izlazu iz rotora, pa se zato smanjuje komponenta c2u, a to je glavni razlog za razliku izmeu He i Hp.

U daljem razmatranju raunae se sa stvarnim brzinama i stvarnim smerovima tih brzina uz napomenu da se dijagrami na sl. 3.1.7 odnose na te brzine i smerove. Prema sl. 3.1.7 dobija se:

2m22u22u2 ctgcuwuc ==

1m11u11u1 ctgcuwuc ==

Ako se vrednost za c1u i c2u uvrste u izraz (3), te se uzme da je protok kroz pumpu:

2m21m1 c Ac AQ ==

teorijska visina pumpanja Hp moe se prik

Documents

TRANSPORTNI SISTEMI