Одной из основных задач, при расчете параметров плотно фазовых систем пневматической транспортировки сыпучих материалов, которой специалисты ТЕПЛОТЕХ уделяют особое внимание, является обеспечение устойчивого движения материала при минимальной скорости воздуха. На практике именно трубопровод, а не источник воздуха или пневмокамерный насос, чаще всего становится причиной нестабильной работы системы.
Образование пробок, неравномерное движение материала и резкие скачки давления — типичные признаки того, что состояние материала в трубе не контролируется.
Одним из наиболее эффективных инженерных инструментов стабилизации потока является локальная флюидизация материала непосредственно в трубопроводе.
Локальная флюидизация — это подача строго дозированного количества воздуха в отдельные участки трубопровода с целью временного снижения внутреннего трения и восстановления подвижности материала.
В отличие от общей аэрации, здесь воздействие направлено не на весь поток, а на проблемные зоны.
Речь идет не о переводе транспортировки в разреженную фазу, а о кратковременном и ограниченном изменении состояния слоя материала.
В плотной фазе материал движется в виде пробок, слоев или чередующихся массивов с низкой скоростью. Любое локальное изменение условий приводит к потере устойчивости:
Без локальной флюидизации такие зоны становятся источником повторяющихся аварийных остановок.
Эффективно реализованная локальная флюидизация позволяет:
Ключевой момент — флюидизация должна быть управляемой и ограниченной по времени и расходу воздуха.
Аэрационные патрубки и вставки
Наиболее распространенное решение — установка аэрационных патрубков с пористыми элементами или щелевыми вставками. Воздух подается перпендикулярно или под углом к основному потоку, создавая локальное разуплотнение слоя материала.
Кольцевая аэрация
Применяется на трубах большего диаметра. Воздух распределяется по окружности, что снижает риск одностороннего сдвига материала и не вызывает эрозии стенки трубы.
Импульсная подача воздуха
В ряде случаев эффективна не постоянная, а импульсная флюидизация. Кратковременные импульсы воздуха позволяют разрушать пробки без увеличения среднего расхода воздуха.
Локальная флюидизация не является универсальным решением. При неправильной настройке она приводит к:
Поэтому расход воздуха для локальной флюидизации всегда подбирается экспериментально с учетом свойств конкретного материала.
Типовые ошибки проектирования
Локальная флюидизация не исправляет плохую геометрию трубопровода, она лишь повышает устойчивость корректно спроектированной системы.
Минимальная скорость флюидизации
Для оценки необходимого расхода воздуха используется минимальная скорость флюидизации Umf. В инженерной практике для предварительных расчетов применяется корреляция Wen & Yu:
где:
Для локальной флюидизации в трубопроводе на практике используется 0,2–0,6 Umf, а не полное достижение режима псевдоожижения.
Расчет расхода воздуха для локальной аэрации
Расход воздуха на одну точку локальной флюидизации определяется по формуле:
где:
Практические ориентиры
Значения приведены для локальной флюидизации и требуют уточнения опытным путем.
Локальная аэрация целесообразна:
Расстояние между точками флюидизации обычно принимается 3–6 м, в зависимости от материала и режима транспортировки.
Локальная флюидизация в трубопроводе при плотной фазе пневматической транспортировки является расчетным инженерным инструментом, а не вспомогательной мерой. Применение упрощенных формул позволяет определить рабочие диапазоны, однако окончательная настройка всегда выполняется на основании опытных данных.
Правильно рассчитанная и реализованная локальная флюидизация расширяет рабочее окно системы, снижает давление, уменьшает износ трубопровода и повышает общую надежность пневмотранспорта.
Если у Вас есть потребность в современных методах транспортировки сыпучих материалов, вопросы по проектированию или эксплуатации пневмотранспортных систем, свяжитесь с нами.
Слава Украине!
Директор департамента
по работе с энергогенерирующим сектором
Александр ТАРАСОВСКИЙ
моб. +380504108060
e-mail: at@teplotech.biz
