- •1 Вертикальный пневмокамерный питатель для сыпучих материалов
- •2 Исходные данные для проектирования
- •3 Расчетная часть
- •3.1 Статический расчет впкп
- •3.1.1 Расчет номинальной (рабочей) скорости несущего воздуха.
- •3.1.2 Расчет параметров импульсной последовательности
- •3.1.3. Определение работоспособности питателя при загрузке
- •3.1.4 Расчет параметров загрузочного материалопровода
- •3.2 Расчет потерь давления при выдаче дозы
- •3.3 Выбор воздуходувного агрегата
- •3.4 Определение геометрических параметров камеры питателя
3.1.2 Расчет параметров импульсной последовательности
При импульсной подаче максимальная нагрузка (максимальное количество частиц, проходящих одномоментно через сечение транспортного ствола) достигается при . Амплитуду импульсов расхода можно определить по переходным характеристикам объектов управления. В частности, для инерционного объекта первого порядка из уравнения (5):
,кг/с. |
(13) |
Зная амплитуду мгновенного расхода, можно рассчитать минимальную площадь сечения транспортного ствола:
, м2, |
(14) |
Диаметр транспортного ствола
(15)
|
Необходимый для транспортирования расход воздуха :
, кг/с. |
(16) |
Длительность выдачи дозы можно определить как время, необходимое для достижения параметром объекта значения . Это время () определяется из уравнения
(17) |
Значения и подставляют в (17) в относительных единицах.
Определим размерную величину :
. |
(18) |
Масса единичной дозы ; объем дозы . Однозначность решения (13) определяется тем, что максимальное быстродействие по реакции объекта на выдачу последовательной серии доз с максимальной частотой достигается в том случае, если заполнение камеры питателя и выдача последующей дозы происходят сразу же после достижения параметром Х максимального значения .
Для объекта, динамика которого аппроксимирована интегрирующим звеном, значение также определяется по формуле (13). Длительность выдачи дозы можно определить по переходной характеристике интегрирующего звена:
. |
(19) |
Величина мгновенного расхода рассчитывается по (18)
Далее, если это необходимо, следует скорректировать величину проходного сечения транспортного ствола в в сторону увеличения.
Минимальная длительность релаксационного промежутка (т. е. длительность паузы между импульсами при максимальной частоте подачи) определяется из уравнения
, кг/с. |
(20) |
В число характеристик импульсной последовательности входит также величина скважности импульсов ― отношение периода повторения импульсов к их длительности φ или обратная ей величина коэффициента скважности γ.
Из формулы (20):
. |
(21) |
Таким образом, коэффициент скважности может быть рассчитан не только по временным, но и по расходным параметрам. Коэффициент скважности характеризует степень отличия импульсного сигнала от соответствующего ему непрерывного сигнала (в нашем случае — мгновенного расхода от заданной величины среднего расхода ). Учитывая, что на данном этапе расчета рассматривается процесс с максимальной частотой подачи доз, т. е, с минимальным временем релаксации, величина γ также должна быть минимальной.
3.1.3. Определение работоспособности питателя при загрузке
Цель раздела — определить, достаточно ли рассчитанного времени релаксации для выполнения всех операций по загрузке камеры питателя. Работа питателя в промежутке между импульсами складывается из нескольких составляющих: отключение воздушного потока , заполнение камеры материалом и нарастание расхода воздуха до начала выдачи материала после повторного включения. Соответственно, время релаксации должно быть
, с. |
(22) |
Эти три процесса могут в какой-то степени накладываться друг на друга, сокращая суммарную величину , тем не менее, окончательный результат следует получить «с запасом».
Время заполнения камеры определяется исходя из объема единичной дозы. Объем дозы при максимальном среднем расходе материала на выдаче:
. |
(23) |
Объемный расход материала при заполнении камеры:
, кг/с, |
(24) |
где В — коэффициент, зависящий от свойств материала;
— площадь сечения загрузочного материалопровода, м2;
RЗМП — гидравлический радиус отверстия загрузочного материалопровода, для
круглого отверстия .
Коэффициент В определяется по справочным данным [10, 17]. Диаметр ЗМП исходно выбирается как 1,5 . Время заполнения камеры питателя материалом:
, с. |
(25) |
Временные характеристики аппаратуры управления подачей воздуха определяются по данным справочника [9] или по соответствующим каталогам. Варианты некоторых технических решений для включения и отключения потока воздуха показаны на рисунке 4.
1 — вентилятор; 2 — электропривод вентилятора; 3 — электромагнитная муфта;
4 — заслонка.
Рисунок 4 — Схемы импульсного управления потоком несущего воздуха
В схеме на рисунке 4а для релейного управления расходом несущего воздуха производится включение и отключение электропривода вентилятора при подаче каждого импульса. Способ пригоден при больших длительностях выдачи доз и малой частоте подачи. В противном случае велики затраты электроэнергии при размыкании и замыкании электрических цепей. При реализации способа необходимо выбрать пусковую аппаратуру, демпфирующую экстратоки.
Во втором варианте (рисунок 4б) предусмотрено применение электромагнитной (или иной) муфты для механического прерывания связи между электродвигателем и вентилятором. Электродвигатель при этом работу не прекращает. Данный способ значительно экономичнее. Сложность составляет определение временных параметров муфты.
В третьем варианте для прекращения подачи воздуха под аэроднище применен трехходовой клапан, при помощи которого в перерывах между подачей импульсов расхода воздух отводится в атмосферу либо другим потребителям.
В общем случае время срабатывания аппаратуры управления и вентилятора составляет от единиц до нескольких десятков секунд.
Таким образом, минимальная величина периода выдачи доз составит
, с. |
(26) |
Максимальная частота подачи доз
, Гц. |
(27) |
Максимальный средний массовый расход материала
, кг/с |
(28) |