SadrajNomenklatura................................................................................................................2Spisak
tabela..................................................................................................................2Spisak
slika.....................................................................................................................21.0
Teoretski
uvod.........................................................................................................41.1
Transport vrstih materijala
cijevima..........................................................41.2
Fizike osobine sipkavnih
materijala...........................................................41.3
Pneumatski
transport..................................................................................61.3.1
Oblast primjene pneumatskog
transporta.................................71.3.2 Prednosti i mane
pneumatskog transporta...............................71.3.3 Sistemi
pneumatskog
transporta...............................................8 1.3.3.1
Pneumatski transport na bazi
fluidizacije...........................8 1.3.3.2 Letei pneumatski
transport...............................................9 1.3.4
Ureaji pneumatskog
transporta................................................10
1.3.4.1
Usisnici...............................................................................10
1.3.4.2
Dozatori..............................................................................11
1.3.4.3
Cikloni.................................................................................12
1.3.4.4
Filteri...................................................................................12
1.4 Hidrauliki
transport.....................................................................................13
1.4.1 Klasifikacija hidraulikog
transporta.............................................14 1.4.2
Ureaji hidraulikog
transporta..................................................14
1.4.2.1 Pumpe za
mjeavinu..........................................................14
1.4.2.2
Ejektori...............................................................................15
1.5 Kratka uporedba pneumatskog i hidraulikog
transporta.............................162.0 Proraun pada pritiska
u transportnom
cjevovodu..................................................17 2.1
Ulazni
podaci.................................................................................................17
2.2 Izbor
kompresora..........................................................................................17
2.3 Podjela transportnog cjevovoda na
dionice.................................................18 2.4
Proraun pada pritiska i brzine na poetku dionice za svaku
dionicu..........18 2.4.1 Trea dionica
cjevovoda.........................................................................18
2.4.2 Druga dionica
cjevovoda........................................................................21
2.4.3 Prva dionica
cjevovoda............................................................................23
2.4.4 Tabelarni prikaz dobijenih
rezultata........................................................253.0
Zakljuak...................................................................................................................26Literatura........................................................................................................................27
Nomenklatura Q, t/h- kapacitet pneumatskog transporta L,m-duina
transporta a , t/m3 -specifina gustina pepela , t/m3 -specifina
nasipna gustina Ck-koncentracija pepela u vazduhu Gf,kg/h-maseni
protok vazduha Qv , m3/h- potrebna koliina zraka Qk , m3/h- koliina
zraka koju obezbjeuju kompresori tp, oC (Tp, K)- poetna temperatura
pojedine dionice tk, oC (Tk, K)- krajnja temperatura pojedine
dionice p1, Pa- apsulutni pritisak na poetku pojedine dionice p2,
Pa- apsulutni pritisak na kraju pojedine dionice m- koeficijent
otpora mjeavine pepela i zraka D,mm prenik cjevovoda pojedine
dionice qk ,m3/s- zapreminski protok vazduha na kraju pojedine
dionice qp ,m3/s- zapreminski protok vazduha na poetku pojedine
dionice vk , m/s- brzina na kraju pojedine dionice vp, m/s- brzina
na poetku pojedine dionice k ,m3/s- gustina vazduha na kraju
pojedine dionice p ,m3/s- gustina vazduha na poetku pojedine
dionice qs ,kg/s- kapacitet transporta A, m2-povrina poprenog
presjeka cijevi p, Pa- pad pritiska pojedine dioniceSpisak tabela
Tabela 1.2.1 Brzina taloenja estica- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
175 Tabela 2.4.4.1 Prikaz pada pritiska i brzine na poetku dionice
za svaku dionicuSpisak slika Slika 1.2.1 Donji slojevi materijala u
nasutom stanju imaju manju poroznost nego gornji slojevi -
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 171 Slika 1.3.3.1.1 Pneumatsko korito
kod horizontalnog transporta na bazi fluidizacije - Transport
fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga,
Beograd, 1990; str. 201 Slika 1.3.3.1.2 Fluid-lift- Transport
fluida i vrstih materijala cevima - dr. Mane ai, Nauna Knjiga,
Beograd, 1990; str. 205
Slika 1.3.3.2.1 Instalacija usisnog leteeg pneumatskog
transporta - Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane
ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 215
Slika 1.3.3.2.2 Instalacija potisnog leteeg pneumatskog
transporta - Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane
ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 216
Slika 1.3.3.2.3 Instalacija usisno - potisnog leteeg pneumatskog
transporta- Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane
ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 217
Slika 1.3.4.1.1 Usisnici za pneumatski transport - Transport
fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga,
Beograd, 1990; str. 233
Slika 1.3.4.2.1 Sektoriski dozator - Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
235
Slika 1.3.4.2.2 Puni dozator - Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
236
Slika 1.3.4.2.3 Komorni dozator - Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
239 Slika 1.3.4.3.1 Ciklon - Transport fluida i vrstih materijala
cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 242
Slika 1.3.4.4.1 Vreasti filter - Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
249 Slika 1.4.2.1.1 Instalacija sa mamut-pumpom - Transport fluida
i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd,
1990; str. 290
Slika 1.4.2.2.1 Ejektori - Transport fluida i vrstih materijala
cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 299
1.0 Teoretski uvod1.1 Transport vrstih materijala
cijevimaTransport pepela spada u transport vrstih materijala
cijevima. To je zapravo transport mjeavine sipkavne estice(pepeo) i
fluida(vazduh ili voda). Transport pepela i ostalih prainastih ili
zrnastih materijala pomou vazduha spada u pneumatski transport, dok
transport pepela vodom spada u hidraulini transport. I hidraulini i
pneumatski transport pepela u mnogome zavise od fizikih osobina
mjeavine koja se transportuje.1.2 Fizike osobine sipkavnih
materijalaKrupnoa i oblik estica i hrapavost njihove povrine zavise
od naina formiranja estica- one koje su formirane prirodnim putem
najee imaju isti oblik i veliinu, a estice formirane usitnjavanjem
ili mljevenjem imaju razliit oblik, veliinu i hrapavost.Krupnoa ,
oblik i hrapavost estica utiu na ponaanje estica kako u nasutom
stanju, tako i pri mjeanju s fluidom. Ove osobine materijala se
opisuju odgovarajuim geometrijskim veliinama, a samo ogranien broj
tih veliina ulazi u proraun pri opisivanju raznih hidromehanikih
stanja mjeavine. Zbog toga se svaka estica opie kao kuglica sa
odgovarajuim prenikom, a onda se sve estice zamjene kuglicama
srednjeg ekvivalentnog prenika. Zbog ovakvih pojednostavljenja,
dobijene jednaine se esto koriguju pomou eksperimentalnih rezultata
i koeficijenata faktora oblika estica.Srednji ekvivalentni prenik
dobija se najee sitovnom analizom koja se vri pomou Taylorovih
labaratorijskih sita. To su sita sa vie ramova, od kojih svaki ram
proputa razliitu veliinu estica(prvi ram proputa krupnija sita,
drugi malo sitnija itd.). Poroznost i gustina sipkavih materijala
estice sipkavih materijala u nasutom stanju ne naleu jedna na drugu
cijelom svojom povrinom ve se one dodiruju u takama, linijama ili
djelovima povrine. Zato one formiraju praznine izmeu sebe, koje
popunjava okolna fluidna sredina. Najee je to vazduh, jer se ti
materijali skladite i uvaju, uglavnom, u slobodnoj amtosferi.
Slika 1.2.1 Donji slojevi materijala u nasutom stanju imaju
manju poroznost nego gornji slojevi[1] Pozornost materijala u
nasutom stanju manja je u donjim slojevima posmatrane zapremine
zbog pritiska gornjih slojeva na donje slojeve. Poroznost
materijala zavisi i od oblika estica, hrapavosti njihove povrine i
relativne krupnoe estica i obino iznosi kod slobodno nasutih
kuglica male relativne krupnoe =0,38-0,42. Manje poroznosti
odgovaraju manjim kuglicama i obrnuto.[footnoteRef:1] [1: [1]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 171]
Protoci i koncentracija materijala u struji fluidaPri
pneumatskom i hidraulikom proraunu koriste se sljedee vrste
protoka:-Gf (kg/s) i qf(m3/s)-maseni i zapreminski protok noseeg
fluida u mjeavini fluid-vrste estice-Gs (kg/s) i qs(m3/s)-maseni i
zapreminski protok estica materijala noenih fluidom-Gm (kg/s) i
qm(m3/s)-maseni i zapreminski protok mjeavine fluid-vrste
esticeJednaina kontinuiteta mjeavine za vrijeme transporta
cjevovodom daje jednakost:Gf+Gs=Gm =const. ..........(1.2.1)Ako se
strujanje moe smatrati nestiljivim vrijedi i:qf+qs=qm=const.
..........(1.2.2)Takoer postoje i veze izmeu masenih i zapreminskih
protoka:Gf=fqf ..........(1.2.3)Gs=sqs ..........(1.2.4)Gs=sqs
..........(1.2.5)gdje su f, s i m (kg/m3) gustine fluida, estica i
mjeavine.Ono to je poroznost sipkavih materijala u nasutom stanju
to je koncentracija materijala u struji fluida za vrijeme
hidraulikog i pneumatskog transporta.Ta koncentracija moe biti:
Zapreminska:cz=qs/qm ..........(1.2.6)
Masena:ck=Gs/Gf..........(1.2.7)
Brzina taloenja esticaPod brzinom taloenja estica nekog
materijala podrazumijeva se brzina ustaljenog kretanja oblaka
estica u fluidnoj sredini koja miruje u polju Zemljine tee. Ova
brzina zavisi od krupnoe i oblika estica, hrapavosti njihove
povrine i fizikih svojstava fluidne sredine, kao i od broja estica
koje se istovremeno taloe u vidu oblaka. Vrijednosti ove brzine za
pojedine materijale date su u Tabeli 1.2.1.
Tabela 1.2.1 Brzina taloenja estica [2][footnoteRef:2] [2: [2]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 175]
1.3 Pneumatski transportPod pneumatskim transportom
podrazumijeva se transport prainastih i zrnastih materijala
vazduhom ili nekim drugim gasom. Ideja da se vazduh iskoristi za
transport sipkavih materijala pojavila se krajem 19. vijeka. Dakem
u svojoj knjizi navodi da su 1892. godine u londonskim dokovima
montirani pneumatski ureaji za istovar penice iz velikih
prekookeanskih brodova. Kapacitet im je iznosio od 200-600 t/h, a
radili su na principu vakuuma. Prvi nauni rad iz oblasti
pneumatskog transporta smatra doktorska disertacija Gasterteta iz
1923. godine. Zatim slijedi rad Devisa 1935. godine, u kome se
iznose rezultati mjerenja za vrijeme pneumatskog transporta penice
i zakljuak da je pneumatski transport u horizontalnim cijevima
mnogo sloeniji od pneumatskog transporta u vertikalnim cijevima. Da
je taj zakljucak bio ispravan, potvruje injenica da se i danas ova
dva transporta zasebno izuavaju i razvijaju. Do drugog svjetskog
rata pojavljuje se jo nekoliko radova o pneumatskom transportu, od
kojih su najznaajniji radovi Begnolda, Zeglera, Kljaka, Kalinukina
i ostalih. Teorija o pneumatskom transportu doivljava pravi razvoj
tek poslije drugog svjetskog rata. Radovi Njuvita, Barta, Rumpfa,
Velofa, Uspenskog, Gonarevia, Smoldureva i ostalih i danas slue kao
osnova istraivanja u oblasti pneumatskog transporta prainastih i
zrnastih materijala.
1.3.1 Oblast primjene pneumatskog transportaPneumatski transport
se koristi za: istovar i pretovar prainastih i zrnastih materijala
(cement, koncetrat stone hrane, itarice i ostalo biljno sjeme) iz
prevoznih sredstava pomou kojih se obavlja njihov transport u
rasutom stanju (teretni brodovi, ljepovi, vagon-cisterne,
auto-cisterne) sve vrste itarica i ostalog biljnog sjemena na
velikim poljoprivrednim dobrima i prihvatnim magacinima, kao i u
mlinovima i silosima ugalj u prahu u termoelektranama i velikim
kotlarnicama radi loenja parnih kotlova, pijesak u livnicama,
piljevine, uke i sitnije otpatke u industriji drveta i fabrikama
namjetaja, elektrofilterski pepeo u termoelektranama i
industrijskim kotlarnicama, od mjesta sakupljanja do sabirnih
bunkera, deterdente u prahu, kalcinisanu sodu i druge prainaskte i
zrnaste materijale u hemijskoj i procesnoj industriji, eer u
kristalu, sirov i pren lenjik, kako i ostale komponente u
konditroskoj industriji i u industriji okolade i bombona, vunena
vlakna, rezani duhan, pamuk i ostale vlaknaste materijale(otpaci
koe u koarskoj industriji, otpaci papira u industriji traka i
kesa), sve vrste praine sakupljene usisavanjem zagaenih prostorija,
hala i raznih maina koje obradom nekih predmeta stvaraju prainu, i
administrativne poiljke (pneumatska pota) 1.3.2 Prednosti i mane
pneumatskog transportaPrednosti pneumatskog transporta u odnosu na
mehaniki transport su sljedee: pneumatski transport prainastih i
zrnastih materijala moe da se obavlja lako u svim pravcima,
prilagoavajui se raspoloivom prostoru i ostalim uslovima, zahtjeva
daleko manji prostor, ime se mnogo uteuje u graevinskom pogledu
budui da on pripada unutranjem transportu po lokaciji, prua
mogunost povezivanja raznih zahtijeva u okviru tehnolokog procesa,
kao to su: istovremeno suenje ili vlaenje materijala vazduhom za
vrijeme transporta, istovremeno zagrijavanje ili hlaenje materijala
vazduhom za vrijeme transporta, razvrstavanje materijala po krupnoi
na osnovu brzine taloenja itd., pneumatski transport dovodi do
najmanjeg rasipanja materijala za vrijeme transporta i na taj nain
najmanje zagauje okolinu, naroito ako je rije o pneumatskom
tranportu na principu vakuuma, obezbeuje najbolje higijenske uslove
kako za osoblje koje ga opsluuje tako i za transportovani
materijal, pneumatski transport obezbjeuje visok stepen
automatizacije tehnolokog procesa u kome uestvuje, omoguuje
istovremeni transport materijala sa vie mjesta na jedno mjesto i
obrnuto, pneumatski transport omoguuje ostvarivanje velikih
kapaciteta po jednoj liniji, koji idu i do 300t/h, a cijena ureaja
je mnogo nia od cijene mehanikih transportera.
Pneumatski transport ima sljedee mane: ne moe se primjeniti na
sve materijale, ve samo na prainaste i zrnaste, za vrijeme
transporta materijal se donekle usitnjiva, naroito kad sistem
pneumatskog transporta nije dobro odabran i kad strujni parametri
nisu dobro odreeni, duina transporta ne prelazi 2 km, i zato je on
ogranien na primjenu unutar fabrikih krugova i hala, za utovar i
pretovar materijala koji se transportuju u riznicu, zahtijeva bolju
strunu obuenost radnog osoblja koje rukuje sa ureajima pneumatskog
transporta, i potronja pogonske energije je pri istom kapacitetu i
ostalim uslovima via nego kod mehanikog transporta.1.3.3_Sistemi
pneumatskog transportaOsnovna podjela pneumatskog transporta moe da
se izvri prema prirodi kretanja materijala za vrijeme transporta:
to je pneumatski transport na bazi fluidizacije i letei pneumatski
transport. 1.3.3.1 Pneumatski transport na bazi
fluidizacijePneumatski transport na bazi fluidizacije se ostvaruje
na nain to se od materijala najpre stvori jedna fluidizovana masa
koja je tena poput fluida i, zatim, nagibom strujnog toka ili
razlikom pritisaka izmeu protonih presjeka cjevovoda ostvaruje
njeno neprekidno kretanje.Poto je materijal teljiv kao fluid
dovoljno je samo malo nagnuti strujni tok i on e poeti da tee. To
je iskoriteno kod horizontalnog transporta na bazi fluidizacije
gdje je porozno dno skoro horizontalno (nagnuto za 2-3 o).Slika
1.3.3.1.1 Pneumatsko korito kod horizontalnog transporta na bazi
fluidizacije[3][footnoteRef:3] [3: [3]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
201]
Vertikalni transport na bazi fluidizacije se jo naziva i
fluid-liftom i ostvaruje se stvaranjem protivpritiska na kraju
strujnog toka. Prakasti materijal ulazi kroz cijev 1 (opis Slike
1.3.3.1.2) u komoru 2 za fluidizaciju, u kojoj se nalazi vertikalni
cjevovod 3. Cjevovod je na poetku proiren i zaobljen da bi
fluidizovani materij bio lake usisavan mlazom vazduha koji istie iz
mlaznika 4. Na kraju cjevovoda nalazi se prihvatni bunker 5 za
transportovani materijal, iznad koga je ugraen filter 6 radi
izdvajanja nasitnijih estica iz vazduha prije njegovog odlaska u
slobodnu atmosferu.
1.3.3.2 Letei pneumatski transportZa vrijeme leteeg pneumatskog
tranporta razrijeene estice materijala lete sa vazdunom strujom
obrazujui oblake mjeavine u strujnom prostoru.Opta karatkeristika
leteeg pneumatskog transporta je da se ostvaruje pri velikim
brzinama vazduha koje, npr., za neke zrnaste materijale dostiu i do
40 m/s na kraju cjevovoda. U odnosu na vrstu pritiska, letei
pneumatski transport moe biti usisni, potisni i kombinovani.
Slika 1.3.3.1.2 Fluid-lift[4][footnoteRef:4] [4: [4]- Transport
fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga,
Beograd, 1990; str. 205]
Slika 1.3.3.2.1 Instalacija usisnog leteeg pneumatskog
transporta[5][footnoteRef:5] [5: [5]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
215]
Slika 1.3.3.2.2 Instalacija potisnog leteeg pneumatskog
transporta[6][footnoteRef:6] [6: [6]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
216]
Slika 1.3.3.2.3 Instalacija usisno-potisnog leteeg pneumatskog
transporta[7][footnoteRef:7] [7: [7]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
217]
1.3.4 Ureaji pneumatskog transporta1.3.4.1 UsisniciUsisnici se
ugrauju na poetku cjevovoda svih usisnih sistema pneumatskog
transporta. Zadatak im je da to manjim padom pritiska obezbjede
ulaz mjeavine vazduha i estica materijala u cjevovodu u onoj
koliini koja je predviena koncentracijom ck u toku prorauna. Oblik
i konstrukcija usisnika zavise od fizikih svojstava transportovanog
materijala i stanja u kome se taj materijal nalazi prije
transporta. Usnisnik a) (Slika 1.3.4.1.1) je ostvaren najobinijim
proirenjem i zaobljenjem cjevovoda na poetku, koji se uronjava u
slobodno nasuti materija radi transporta. Usljed potpritiska koji
se stvara u cjevovodu pomou strujne maine, spoljnji vazduh biva
usisavan kroz pore materijala povlaei njegove estice za sobom u
cjevovod. Usisnici pod b) i c) funkcioniu na taj nain to u njih
materijal dolazi iz silosa gravitacijom kroz cjevovode 1, vazduh
ulazi kroz otvore 2 povlaei za sobom materijal u cjevovode 3. Otvor
4 slui za kontrolu i ienje. Pod d) je jedan horizontalni usisnik u
koji materijal dolazi iz silosa gravitacijski kroz cijev 1, pada na
perforiranu limenu plou 2 iznad i ispod koje struji vazduh usisan
kroz otvor 3, odnosei estice materijala u transportni cjevovod.
Slika 1.3.4.1.1 Usisnici za pneumatski
transport[8][footnoteRef:8] [8: [8]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
233]
1.3.4.2 Dozatori
Slika 1.3.4.2.1 Sektoriski dozator[9]Dozatori su ureaji koji
doziraju transportovani materijal u struju vazduha za vrijeme
pneumatskog transporta. Zavisno od konstrukcije i naina rada,
dozatori se dijele na sektorske, puaste i komorne. Dok se puasti i
komorni dozatori iskljuivo koriste kod potisnih sistema pneumatskog
transporta da na poetku cjevovoda obezbjede proraunsku koncetraciju
ck materijala u vazdunoj struji, dotle sektorski dozatori mogu
imati i druge namjene (postavljanje ispod ciklona i filtera da
razdvoje potpritisni prostor u instalaciji od slobodne
atmosfere).[footnoteRef:9] [9: [9]- Transport fluida i vrstih
materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str.
235]
Slika 1.3.4.2.3 Komorni dozator[11][footnoteRef:10] [10: [10]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 236]
Slika 1.3.4.2.2 Puni dozator[10][footnoteRef:11] [11: [11]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 239]
1.3.4.3 CikloniCikloni spadaju u grupu inercionih separatora.
Koriste se za izdvajanje estica materijala iz vazdune struje, ija
je krupnoa iznad 10m. Mjeavina vazduha i materijala ulazi tangento
kroz cijev 1 (Slika 1.3.4.3.1) u cilindrini dio 2 ciklona. Pod
dejstvom Zemljine tee, centrifugalne sile i sile otpora, mjeavina
dobija prostorno spiralno kretanje. estica materijala odlaze najpre
ka zidu cilindrinog djela ciklona usljed centrifugalne sile, a
zatim, pod uticajem Zemljine tee nanie kroz konusni dio 3 i kroz
cijev 4 naputaju ciklon. Oiena vazduna struja se u vidu unutarnje
spirale vraa vertikalno navie i kroz cijev 5 nalazi u atmosferu ili
odlazi u filter na dopunsko preiavanje.
1.3.4.4 Filteri
Slika 1.3.4.3.1 Ciklon[12]Radi sprijeavanje zagaivanja ovjekove
okoline i radi izbjegavanja finansijskih gubitaka, vazduh iz
ciklona mora da se propusti kroz neki efikasniji filter prije
odlaska u slobodnu atmosferu. esto se koriste vreasti filteri.
Njihov stepen odvajanja ide i do 99,9%.[footnoteRef:12] [12: [12]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 242]
Slika 1.3.4.4.1 Vreasti filter[13][footnoteRef:13] [13: ]
[footnoteRef:14]1.4 Hidrauliki transport [14: [13]- Transport
fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna Knjiga,
Beograd, 1990; str. 249]
Izgradnja cjevovoda za hidrauliki transport moe se podijeli na
dva perioda: do 1950. godine i poslije. Do 1950. godine izgraen je
veliki broj cjevovoda za hidrauliki transport usitnjenih
materijala, ali su svi oni bili relativno male duine. Tek poslije
1950. godine, kad su stvorene i strujne maine viskogo pritiska,
mogao je i hidrauliki transport bre da razvija i da u pogledu duine
cjevovoda praktino bude neogranien. U posljednjih nekoliko godina
je izgraen i puten u pogon veliki broj cjevovoda vee duine i veeg
prenika za hidrauliki transport, koji se uglavnom koriste za
transport mljevenog uglja za potrebe termoelektrana. Jedan od
najznaajnijih i najveih cjevovoda za hidrauliki transport danas je
cjevovod ETSI u SAD (duina 2400 km, prenik 1080 mm).1.4.1
Klasifikacija hidraulikog transportaKlasifikacija hidraulinog
transporta se moe vriti u odnosu na raspored koncetracije i veliinu
estica transportovanog materijala vodenom strujom.Ako su estice
materijala ravnomjerno rasporeene u vodenoj struji za vrijeme
transporta, onda se takva mjeavina naziva homogena. U protivnom,
mjeavina je nehomogena. Strogo uzevi, nemogue je ostvariti homogenu
mjeavinu, naroito u horizontalnom cjevovodu.Kad je rije o strujanju
mjeavine, maksimalna brzina lei na liniji koja je pomjerena u
odnosu na osu horizontalnog cjevovoda. Rastojanje izmeu tih dviju
linija je sve vea to je mjeavina nehomogenija. A mjeavina e biti
sve manje homogena to su estice vee, nepravilnijeg oblika i
razliitije po krupnoi, a brzina strujanja manja. Za vrijeme
strujanja nehomogene mjeavine koncentracija estica je najvea u
blizini dna horizontalnog cjevovoda i sve je manja to je posmatrano
mjesto u strujnom prostoru udaljenije od dna. Kad su u pitanju
vertikalni cjevovodi, koncetracija estica materijala je najvea u
osi cjevovoda, tamo gdje je brzina najvea, a pritisak najmanji.
estica veih od 1m ustvari i nema u blizini zida vertikalnog
cjevovoda. Homogenu mjeavina uglavnom ine estice ispod 50m, a
nehomogene mjeavine grade estice krupnoe iznad 50m.Kretanje estica
u okviru nehomogene mjeavine moe da se obavlja na jedan od sljedea
tri naina:a) lebdenjem u struji vode ija je brzina neto vea od
brzine estica. estice su krupnoe ispod 2mm, a brzina strujanja
mjeavine dovoljna da njene trenutne poprene komponente odravaju
estice u horizontalnim ravnima za vrijeme kretanja,b) skakutanjem
koje se sastoji u tome da se estice u kraim ili duim skokovima kreu
u vodenoj struji, zavisno od toga kakav je trenutni odnos sila koje
na njih djeluju. estice su krupnoe iznad 2 mm, a brzina strujanja
mjeavine neto vea od ove pri kojoj bi dolo do taloenja estica na
dnu cjevovoda, ic) kotrljanjem i klizanjem po dnu cjevovoda. estice
su znatno vee od 2mm, a brzina strujanja mjeavine neznatno vea od
brzine pri kojoj nastaje taloenje.1.4.2 Ureaji hidraulikog
transporta1.4.2.1 Pumpe za mjeavinuZa hidraulini transport
usitnjenih materijala koriste se i centrifugalne i klipne
pumpe.Klipne pumpe se primjenjuju za hidraulini transport
suspenziji i sitnijih materijala u vidu nehomogene mjeavine.
Koriste se za transport na vea rastojanja, jer se njima moe
ostvariti vei pritisak koji je potreban za savlaivanje otpora
strujanju za vrijeme transporta. Dobra strana klipnih pumpa je i ta
to one daju konstatntan protok bez obzira na promjenu pritiska u
cjevovodu, ukoliko je instalisana snaga dovoljna. One imaju vei
sepen koristnosti od centrifugalnih pumpa. Loe strane klipnih pumpa
su jako habanje klipa, cilindra i ventila, osjetljivost na
hidraulini udar i, najzad, njihova cjena i vei pogonski trokovi kod
kraih cjevovoda.Centrifugalne pumpe se primjenjuju za transport
krupnijih materijala u veim koliinama i za manja rastojanja.
Projektuju se i izrauju kao pumpe za mjeavinu i kao pumpe za istu
vodu.
Slika 1.4.2.1.1 Instalacija sa mamut-pumpom[14]Kad je rije o
hidraulikom transportu pepela i ljake, koriste se i tzv.
mamut-pumpe. Takvo rjeenje je izvedeno u Maarskoj i prikazano na
Slici 1.4.2.1.1.U poetku rada bunker 9 je pun pepela. Ventil 8 i
klapna 3 su zatvoreni. Bunkeri 1 i 2 su prazni. Ventili 6, 7 i 13
su zatvoreni, pumpa R transportuje mjeavinu ljake i vode kroz
cjevovod 11 ( koja je pripremljena u posebnom rezervoaru i njena
koncentracija je mala).Rad instalacije sepoinje otvaranjem ventila
8 i klapne 3. Puni se rezervoar 2 iz 9. Kad se rezervoar 2 napuni,
ventil 8 i klapna 3 se zatvaraju (pepeo i dalje dolazi u rezervoar
9), otvaraju se ventili 6 i 7 da bi se izjednaili pritisci vazduha
u rezervoarima 1 i 2, jer i ventil 5 otvoren. im se pritisci
vazduha u rezervoarima 1 i 2 izjednae, otvara se klapna 3 i ventil
13. Pepeo dolazi iz rezervoara 2 u rezervoar 1, fluidizuje se i
kroz cjevovod 11 ulazi u transportni cevovod zajedno sa ljakom i
vodom. Dakle, u transportnom cjevovodu imamo strujanje
[footnoteRef:15]trokomponentne mjeavine: pepeo+ljaka, voda i
vazduh. Rad postrojenja je automatizovan. Ovaj sistem transporta je
naroito pogodan za transport pepela i ljake kad oni sadre veliki
procenat kalcijum ili aluminijum oksida, koji se, inae lako i brzo
taloe u unutranjosti cjevovoda smanjujui njegov protoni presjek .
[15: [14]- Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai,
Nauna Knjiga, Beograd, 1990; str. 290]
1.4.2.2 EjektoriEjektori su ureaji koji slue za stvaranje
strujne energije radi transporta neke tenosti ili mjeavine tenosti
i usitnjenog materijala. Nemaju pokretnih djelova i prave se od
krunih i konusnih cijevi spojenih po jednom odreenom redosljedu.Dva
tipa ejektora prikazana su na Slici 1.4.2.2.1. Sastoje se od
mlaznika M, usisnika U, komore za mjeanjem KM i difuzora D. Kroz
mlaznik M istie radni fluid velikom brzinom, koji silom trenja na
granilnoj povrini mlaza povlai za sobom usisavani fluid ili
mjeavinu fluida i usitnjenog materijala, da bi se u komori za
mjeanje KM oboje i mehaniki i kinematiki homogenizovano. U difuzoru
se ova mjeavina usporava da bi se na kraju difuzora ostvario onaj
pritisak koji je potreban za transport mjeavine kroz cjevovod na
koji je ejektor prikljuen. Ejektori se, inae, u tehnikoj praksi
koriste u najrazliitije svrhe. Ipak, najee se koriste za pneumatski
i hidraulini transport usitnjenih materijala vazduhom ili vodom kao
radnim fluidom, za aspiraciju industrijskih i radnih prostorija od
praine, otrovnih i eksplozivnih gasova, za ostvarivanje odreenih
hemijskih reakcija u hemojskoj i farmaceutskoj industriji itd.
Ejektori imaju niz prednosti u odnosu na druge strujne maine.
Proste i lahke su konstrukcije nemaju pokretnih djelova, izrada im
je jeftina, imaju stabilan rad i lahko se opsluuju u pogonu. Najvei
nedostatak im je relativno mali stepen korisnosti (0,20-0,30).
Ejektore esto nazivaju i mlaznim pumpama.
Slika 1.4.2.2.1 Ejektori[15][footnoteRef:16] [16: [15]-
Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane ai, Nauna
Knjiga, Beograd, 1990; str. 299]
Hidrauliki transport:-mogu se transportovati samo materije koje
ne mjenjaju fizika svojstva i ne reaguju u dodiru s
vodom-primjenjuje se na: usitnjeni ugalj, usitnjene rude, pijesak,
pepeo, ljaka, celuloza, stona hrana itd.-pogodan je za transport na
vea rastojanja-spada u vanjski transportPneumatski transport-mogu
se transportovati gotovo svi sipkasti materijali bez
ogranienja-uglavnom se transportuje : ugljeni prah, pepeo, itarice
i njihovi proizvodi,so, piljevina u drvnoj industriji, vjetako
ubrivo i ostale materije pomenute u poglavlju 1.3.1 Oblast primjene
pneumatskog transporta-primjenjuje se za manja rastojanja-spada u
unutranji transport1.5 Kratka uporedba pneumatskog i hidraulikog
transporta
2.0 Proraun pada pritiska u transportnom cjevovodu2.1 Ulazni
podaciPneumatski transport prakastog, zrnastog i komadnog
materijala zasniva se na principu da se pri odgovarajuim brzinama
vazduha u cjevovodu vri transport vrstih estica.Podaci za proraun
pneumatskog transporta su: Kapacitet pneumatskog transporta Q = 107
t/h Duina transporta L = 700 m Specifina gustina pepela a = 2,8
t/m3 Specifina nasipna gustina = 0,8 t/m3 Potrebna koliina vazduha
za ovu duinu transporta od L = 700 m se, iz rada dosadanjih
postrojenja pneumatskog transporta pepela, uzima CK = 8 do 12
kgp/kgv, usvaja se CK = 10. Ukupni kapacitet transporta pepela
ispod elektrofiltera iznosi q = 107 t/h. Ovaj ukupni kapacitet
transporta pepela se ostvaruje sa 5 transportnih linija ispod
elektrofiltera. Prva (ili druga) transportna linija ima kapacitet
od QL = 0,85 * (Q/2) = 0,85 * 107/2 = 45475 kg/h.qs =
45475/3600=12,36 kg/sIstovremeno se pepeo transportuje samo sa
jednom (1) transportnom linijom, te je potrebna koliina zraka Gf
odGf = QL/CK = 45475/10 = 4547,5 kg/h.Gdje je Gf teinski protok
vazduha, odnosno zapreminski protok je QV = Gf / fQV = 4547,5/1,19
= 3820 m3/h, odnosnoQV = QV/3600 = 1,06 m3/s = 3820 m3/h2.2 Izbor
kompresoraZa proizvodnju potrebne koliine zraka od QV=3820 m3/h
potrebno je izabrati kompresor sa sigurnosnim faktorom od 20% tj.QK
= 1,2 * 3820 = 4584 m3/h = 4600 m3/hIz kataloga proizvoaa
kompresora izabrana su dva kompresora radi vee elastinosti u radu,
koji e istovremeno raditi odQ = 2300 m3/h odnosno,2Q = 2 x 2300 =
4600 m3/hZa ovakva postrojenja se uzima pritisak kompresra od p =
3,5 bara nadpritiska, radi manje cijene kompresora i jeftinijeg
odravanja. Ukupno treba ugraditit tri kompresora, dva u
istovremenom radu i jedan u 50% rezervi.Odabrani kompresori su
Aerzener VM45 slijedecih karakteristika; Usis: 39,82 m3/min (20oC),
maksimalni natpritisak p = 3,5 bar, t1 = 218 oC, Pc = 175kW, Pm =
200kW, U = 9272 l/min.
2.3 Podjela transportnog cjevovoda na dionicePodjela na dionice
se vri u cilju ostvarivanja to nieg otpora strujanja mjeavine
zrak-pepeo, te da se brzina strujanja zadri u preporuenim
granicama.a) prva dionica uzima se 0,273 od ukupne duine,b) druga
dionica uzima se 0,284 od ukupne duine,c) trea dionica uzima se
0,442 od ukupne duine,
2.4 Proraun pada pritiska i brzine na poetku dionice za svaku
dionicu2.4.1 Trea dionica cjevovodaUlazni podaci: L=309,4 m-duina
tree dionice cjevovoda tp=80oC Tp=80+273=353 K-temperatura na
poetku tree dionice tk=40oC Tk=40+273=313 K-temperatura na kraju
tree dionice p2=101000 Pa -apsulutni pritisak na kraju tree dionice
m=0,75 -koeficijent otpora mjeavine pepela i zrakaPrenik cjevovoda
tree dionice odreuje se iz izraza (2.4.1.1):
gdje je: qk ,m3/s- zapreminski protok vazduha na kraju tree
dionice vk =20 m/s-preporuena brzina strujanja na kraju
cjevovodaZapreminski protok vazduha odreuje se iz jednaine
(2.4.1.2) u obliku:
gdje su: Qk=4600 m3/h-zapreminski protok vazduha koji obezbjeuju
kompresori =1,19 kg/m3- specifina gustoa vazduha pri pritisku od
105 Pa i T=293 K k , kg/m3-srednja gustoa na kraju tree dionice
cjevovoda koja se odreuje iz izraza (2.4.1.3)
Tako da je:
Unutranji prenik cijevi izraunat prema izrazu (2.4.1.1) je:
Usvaja se standardna cijev 323,9mm debljine stijenke 6,3 mm sa
unutranjim prenikom D=323,9-12,6= 311,3 mm.[1][footnoteRef:17] [17:
[1]-Vrijednost usvojena iz standarda EN 10220]
Stvarna brzina na kraju cjevovoda rauna se prema izrazu
(2.4.1.4):
Pad pritiska tree dionice se odreuje pomou izraza (2.4.1.5):
gdje su: p1 , Pa-pritisak na poetku tree dionice, istovremeno to
je apsulutni pritisak na kraju druge dionice cjevovoda Gf , kg/s-
maseni protok vazduha koji se rauna kao:
Ck-koncetracija pepela u vazduhu koja se rauna kao:
pri emu je qs=12,63 kg/s vrijednost poznata iz postavke zadatka
i predstavlja kapacitet transporta
A, m2-povrina poprenog presjeka cjevovoda i odreuje se prema
izrazu (2.4.1.8):
Prema tome je izraz za raunanje pritiska na poetku tree
dionice:
Izraunata vrijednost pritiska na poetku tree dionice iterativnim
postupkom je p1=201332 Pa.Pad pritiska tree dionice je:
Brzina na poetku tree dionice cjevovoda se rauna prema izrazu
(2.4.1.10):
gdje je : q, m3/s- zapreminski protok vazduha, ali na poetku
tree dionice i rauna se kao prema izrazu (2.4.1.2) sa razlikom to
se umjesto k uzima p kao srednja gustoa na poetku tree dionice
cjevovoda i odreuje se iz izraza (2.4.1.11):
Odnosno:
Tako da je:
2.4.2 Druga dionica cjevovodaUlazni podaci: L=198,8 m-duina
druge dionice cjevovoda tp=90oC Tp=90+273=363 K-temperatura na
poetku druge dionice cjevovoda tk=80oC Tk=80+273=353 K-temperatura
na kraju druge dionice cjevovoda p2=201332Pa -apsulutni pritisak na
kraju druge dionice, odnosno na poetku tree dionice m=0,75
-koeficijent otpora mjeavine pepela i zraka usvaja se brzina
strujanja na kraju cjevovoda : vk=10,05 m/s 2=1,99 kg/m3 srednja
gustoa na kraju druge dionice cjevovoda unutranji prenik cijevi
D=232 mmPad pritiska druge dionice se odreuje pomou izraza
(2.4.2.1):
gdje su: p1 , Pa-pritisak na poetku druge dionice, istovremeno
to je apsulutni pritisak na kraju prve dionice cjevovoda Gf = 1,61
kg/s- maseni protok vazduha Ck=7,85-koncetracija pepela u vazduhu
A, m2-povrina poprenog presjeka cjevovoda i odreuje se prema izrazu
(2.4.2.2):
Prema tome je izraz za raunanje pritiska na poetku druge
dionice:
Izraunata vrijednost pritiska iterativnim postupkom je p1=414871
Pa.
Pad pritiska druge dionice je:
Brzina na poetku druge dionice cjevovoda se rauna prema izrazu
(2.4.2.4):
gdje je : q, m3/s- zapreminski protok vazduha, ali na poetku
druge dionice i rauna se kao prema izrazu (2.4.1.2) sa razlikom to
se umjesto k uzima p kao srednja gustoa na poetku druge dionice
cjevovoda i odreuje se iz izraza (2.4.2.5):
Odnosno:
Tako da je:
2.4.3 Prva dionica cjevovodaUlazni podaci: L=191,1 m-duina prve
dionice cjevovoda tp=100oC Tp=100+273=373 K-temperatura na poetku
prve dionice cjevovoda tk=90oC Tk=90+273=363 K-temperatura na kraju
prve dionice cjevovoda p2=414871Pa -apsulutni pritisak na kraju
prve dionice, odnosno na poetku druge dionice m=0,75 -koeficijent
otpora mjeavine pepela i zraka usvaja se brzina strujanja na kraju
cjevovoda : vk=9,03 m/s 1=3,98 kg/m3 srednja gustoa na kraju prve
dionice cjevovoda unutranji prenik D=200mm
Pad pritiska prve dionice se odreuje pomou izraza (2.4.3.1):
gdje su: p1 , Pa-pritisak na poetku prve dionice Gf = 1,61 kg/s-
maseni protok vazduha Ck=7,85-koncetracija pepela u vazduhu A,
m2-povrina poprenog presjeka cjevovoda i odreuje se prema izrazu
(2.4.3.2):
Prema tome je izraz za raunanje pritiska na poetku druge
dionice:
Izraunata vrijednost pritiska iterativnim postupkom je p1=665872
Pa.Pad pritiska prve dionice je:
Brzina na poetku prve dionice cjevovoda se rauna prema izrazu
(2.4.3.4):
gdje je : q, m3/s- zapreminski protok vazduha, ali na poetku
prve dionice i rauna se kao prema izrazu (2.4.1.2) sa razlikom to
se umjesto k uzima p kao srednja gustoa na poetku prve dionice
cjevovoda i odreuje se iz izraza (2.4.3.5):
Odnosno:
Tako da je:
2.4.4 Tabelarni prikaz dobijenih rezultataU Tabeli 2.4.4.1
prikazani su izraunati pad pritiska i brzina na poetku dionice za
svaku dionicu.Tabela 2.4.4.1 Prikaz pada pritiska i brzine na
poetku dionice za svaku dionicuPrva dionicaDruga dionicaTrea
dionica
Pad pritiska, Pa251001213539100332
Brzina na poetku dionice, m/s7,789,0310,05
3.0 ZakljuakTransport pepela moe biti hidraulini i pneumatski od
kojih svaki ima svoje karakteristike: pneumatski transport je
unutranji transport i koristi se za manje daljine. Pri hidraulikom
transportu pepela mora se voditi rauna o uticaju vode na pepeo. To
je vanjski transport i pogodan je za vee daljine. I hidrauliki i
pneumatski transport pepela dosta zavise od fizikih osobina
mjeavine koja se transportuje,na koju najvie utiu fizike osobine
pepela. Poznavanjem fizikih osobina mjeavine i tehnikih
karakteristika transportne linije moe se izvriti proraun pada
pritiska u odreenim dijelovima transportnog cjevovoda, kao i
proraun brzina. U ovom radu uraen je proraun pada pritiska i brzina
u tri dionice pneumatskog transportnog cjevovoda i sve dobijene
vrijednosti su u dozvoljenim granicama.
Literatura Transport fluida i vrstih materijala cevima-dr. Mane
ai, Nauna Knjiga, Beograd, 1990.
http://www.arcon-minerals.com.hr/hr/primjene/transport/pneumatski-transporteri
- datum i vrijeme posjete : 5.5.2015, 16:55
http://www.sanyosteel.com/files/EN/EN%2010220.pdf datum i vrijeme
posjete: 6.5.2015, 15:16
http://en.wikipedia.org/wiki/Pneumatic_tube#Technical_characteristics
datum i vrijeme posjete: 7.5. 2015, 13:03
http://en.masfak.org/wiki/transport with fluids#pneumatic
hidraulic_characteristics datum i vrijeme posjete: 7.5. 2015,
13:23
1