Однією з основних завдань при розрахунку параметрів щільно фазових систем пневматичного транспортування сипких матеріалів, якій фахівці ТЕПЛОТЕХ приділяють особливу увагу - це забезпеченню стійкого руху матеріалу при мінімальній швидкості повітря.
На практиці саме трубопровід, а не джерело повітря чи пневмокамерний насос, найчастіше стає причиною нестабільної роботи системи.
Утворення пробок, нерівномірний рух матеріалу та різкі стрибки тиску - типові ознаки того, що стан матеріалу в трубі не контролюється.
Одним із найефективніших інженерних інструментів стабілізації потоку є локальна флюїдизація матеріалу безпосередньо в трубопроводі.
Локальна флюїдизація - це подача строго дозованої кількості повітря в окремі ділянки трубопроводу з метою тимчасового зниження внутрішнього тертя та відновлення рухливості матеріалу.
На відміну від загальної аерації, тут дія спрямована не на весь потік, а на проблемні зони.
Йдеться не про переведення транспортування в розріджену фазу, а про короткочасну та обмежену зміну стану шару матеріалу.
У щільній фазі матеріал рухається у вигляді пробок, шарів або масивів, що чергуються з низькою швидкістю. Будь-яка локальна зміна умов призводить до втрати стійкості:
Без локальної флюїдизації такі зони стають джерелом аварійних зупинок, що повторюються.
Ефективно реалізована локальна флюїдизація дозволяє:
Ключовий момент — флюїдизація має бути керованою та обмеженою за часом та витратою повітря.
Аераційні патрубки та вставки
Найбільш поширене рішення - встановлення аераційних патрубків із пористими елементами або щілинними вставками. Повітря подається перпендикулярно або під кутом до основного потоку, створюючи локальне розущільнення шару матеріалу.
Кільцева аерація
Застосовується на трубах більшого діаметра. Повітря розподіляється по колу, що знижує ризик одностороннього зсуву матеріалу та не викликає ерозії стінки труби.
Імпульсна подача повітря
У ряді випадків ефективна не стала, а імпульсна флюїдизація. Короткочасні імпульси повітря дозволяють руйнувати пробки без збільшення середньої витрати повітря.
Локальна флюїдизація не є універсальним рішенням. При неправильному налаштуванні вона призводить до:
Тому витрата повітря для локальної флюїдізації завжди підбирається експериментально з урахуванням властивостей конкретного матеріалу.
Локальна флюїдизація не виправляє погану геометрію трубопроводу, вона лише підвищує стійкість коректно спроектованої системи.
Мінімальна швидкість флюїдизації
Для оцінки необхідної витрати повітря використовується мінімальна швидкість флюїдизації Umf. В інженерній практиці для попередніх розрахунків застосовується кореляція Wen & Yu:
де:
Для локальної флюїдизації у трубопроводі практично використовується 0,2–0,6 Umf, а чи не повне досягнення режиму псевдо зрідження.
Розрахунок витрати повітря для локальної аерації
Витрата повітря на одну точку локальної флюїдизації визначається за формулою:
де:
Практичні орієнтири
Значення наведені для локальної флюїдизації та вимагають уточнення досвідченим шляхом.
Локальна аерація доцільна:
Відстань між точками флюїдизації зазвичай приймається 3-6 м, залежно від матеріалу та режиму транспортування.
Локальна флюїдизація у трубопроводі при щільній фазі пневматичного транспортування є розрахунковим інженерним інструментом, а не допоміжним заходом. Застосування спрощених формул дозволяє визначити робочі діапазони, проте остаточне налаштування завжди виконується на основі досвідчених даних.
Правильно розрахована та реалізована локальна флюїдизація розширює робоче вікно системи, знижує тиск, зменшує знос трубопроводу та підвищує загальну надійність пневмотранспорту.
Якщо у Вас є потреба в сучасних методах транспортування сипких матеріалів, питання проектування або експлуатації пневмотранспортних систем, зв'яжіться з нами.
Слава Україні!
Директор департаменту
по роботі з енергогенеруючим сектором
Олександр ТАРАСОВСЬКИЙ
моб. +380504108060
e-mail: at@teplotech.biz
