Расчет потребного напора вентилятора

 

Полное давление (напор) вентилятора, Рв, Па, определяют по формуле

 

Рв = hст + hд,(3.1)

 

где hст - статический напор, Па;

hд - динамический напор, Па.

Центробежный или осевой вентилятор с приводом и системой подключения к нему воздуховодов принято называть вентиляторной установкой.

Вентиляторная установка может иметь незамкнутую (работающую на выхлоп) или замкнутую систему воздуховодов.

Во всех камерах, кроме эжекционных, вентиляторные установки имеют замкнутую систему воздуховодов.

В замкнутой системе величину hд можно не учитывать. В этом случае вентилятор приводит в движение всю массу агента сушки в системе только при пуске. В дальнейшем необходим только статический напор hст, т.е. напор на преодоление всех сопротивлений в системе циркуляции (Нв = hст).

Статический напор, Па, определяют по формуле

 

 

где ρ - плотность агента сушки, кг/м³;

υ - скорость циркуляции агента сушки на участках системы, м/с;- длина участка (канала), м;эк- эквивалентный диаметр, м;

ξ - коэффициент трения о стенки каналов и воздуховодов [1];

ζ - коэффициент местных потерь (сопротивлений) [1].

Первое слагаемое в формуле (3.2) представляет собой сумму сопротивлений на трение на всех прямых участках сети, второе - сумму местных сопротивлений на всем пути циркуляции.

В замкнутых системах циркуляции сумма местных сопротивлений - основная величина.

Эквивалентный диаметр, м, определяют по формуле

 

, (3.3)

 

где f - площадь сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, м²;- периметр канала в той же плоскости, м.

 

Аэродинамический расчет

 

Составление аэродинамической схемы камеры

Составляется и вычерчивается развернутая схема циркуляционной системы камеры с последовательной нумерацией всех ее участков.

Схема циркуляционной системы приведена на рисунке 3.1.

 

Рисунок 3.1 - Схема циркуляционной системы

 

Таблица 3.1 - Участки циркуляции агента сушки в камере "ЛСК-45"

Номер участков	Наименование участков
1	Вентилятор
2	Прямой канал
3,17,5,15	Поворот на 90°
18,19	Калорифер
4,16	Боковые каналы
6,9,12	Вход в штабель (внезапное сужение)
7,10,13	Штабель
8,11,14	Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Для определения сопротивления каждого участка подсчитывается скорость циркуляции агента сушки на каждом участке.

Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке, м/с, определяют по формуле

 

, (3.4)

 

Где- площадь поперечного сечения канала, в плоскости перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, м² (площадь для прохода агента сушки).

Участок 1 Вентилятор

 

, (3.5)

 

где Dв - диаметр ротора вентилятора, 1 м;в- число вентиляторов в камере, 4.

 

м²,

м/с.

 

Участок 2, 16 Прямой канал

 

, (3.6)

 

Где

Н1 - высота циркуляционного канала, м;- внутренний размер камеры по длине, м.

 

м²,

м/с.

 

Участок 4 Калорифер

 

 

F18,19=Fж. сеч. кал. (3.7)

F18,19=4,98 м²,

м/с.

 

Участок 5, 15, 3, 17 Поворот под углом 90°

Принимается самое минимальное сечение канала до и после поворота.

 

f3,15,3,17 = В∙L, (3.8)

f5,15,3,17 = 4.3·0,62=2.6м²,

м/с.

 

Участок 5, 14 Боковые каналы, 4,16

 

F4 = f16= bср∙L, (3.9)

 

где bср - средняя ширина канала, м.

= f16=0,62∙4.3=4,6 м²,

м/с.

 

Участок 7,10 Вход в штабель (внезапное сужение)

 

f6,9,12 =Fж. сеч. шт., (3.10)

f6,9,12 =8,45м²,

м/с.

 

 

Участок 8,11 Штабель

 

F7,10,13 =Fж. сеч.шт., (3.11)

F7,10,13 =8,45м²,

м/с.

 

Участок 9,12 Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

F8,11,14 =Fж. сеч. шт., (3.12)

F8,11,14 =8,45м²,

м/с

 

Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке, ω м/с, определяют по формуле 3.4. Результаты расчетов вносим в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2 - Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке

Номера участков	1	2	18,19	3,17,5,15	4,16	6,9,12	7,10,13	9,12
fi, м2	3,1	6.8	4,9	2.6	2.6	8,4	8,4	8,4
wi, м/с	5,3	2,5	3,4	6.5	6.5	2,0	2,0	2,0

 

Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке ∆hi, Па

 

 (3.13)

 

Где

ρ - средняя плотность агента сушки, кг/м³;

 - коэффициент местного сопротивления агенту сушки на входе в вентилятор.

Принимаем =0,8 для камер периодического действия с осевыми вентиляторами.

Определение средней плотности агента сушки ρ, кг/м³

 

 (3.14)

 

Участок 1 Вентилятор

 

 (3.15)

 Па.

 

Участок 2 Прямой канал

 

 (3.16)

 

где  - коэффициент трения;- длина участка, м;, - периметр канала, м.

Принимаем =0,016 для металлических каналов.

Определяем периметр канала u2, м:

 

u2=2В+2Н1, (3.17)=2·6,6+2·1,2=15,6м;

 

Участок 3, 15, 6, 13 Поворот под углом 900

 

 (3.18)

 

где  - коэффициент сопротивления для участка поворота потока под углом 90, =1,1.

 

 Па.

 

Участок 4 Калорифер

 

 (3.19)

 

где nP - количество рядов калориферов перпендикулярных потоку сушильного агента, nP=2;

∆hK - сопротивление движению агента сушки через калорифер, Па, ∆hK=10 Па, для биметаллических труб.

 

 (3.20)

 

Участок 4, 16 Боковые каналы

 

 (3.21)

 

где l - высота сушильного пространства, м.

 

 

Па.

 

Участок 6,9,12 Вход в штабель (внезапное сужение):

 

, (3.22)

 

где  - коэффициент сопротивления для внезапного сужения потока, =0,18.

 

Па.

 

Участок 8,11 Штабель

 

 (3.23)

 

где - коэффициент сопротивления потока в штабеле, =11,5. Принимаем:  для штабеля с толщиной прокладок SПР=25 мм и толщиной досок S=25 мм.

 

Па.

 

Участок 9,12 Выход из штабеля (внезапное расширение)

 

, (3.24)

 

где - коэффициент сопротивления потока при внезапном расширении потока, =0,25.

 

Па.

 

Расчет сопротивлений движению агента сушки на каждом участке приведен в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3 - Подсчет сопротивлений

Номера участков	Наименование участков	ρ, кг/м3	wi, м/с	Сопротивление участков, Δhi, Па
1	Вентилятор	1,023	5.3	23.6
2	Прямой канал	1,023	2.5	0.16
3,17,5,15	Поворот на 90°	1,023	6.5	95.0
18,19	Калорифер	1,023	3.4	20.0
4,16	Боковые каналы	1,023	6.5	5.62
6,9,12	Вход в штабель (внезапное сужение)	1,023	2.0	1.50
7,10,13	Штабель	1,023	2.0	94.2
8,11,14	Выход из штабеля (внезапное расширение)	1,023	2.0	2.04
Нв				242.1

Выбор вентилятора

 

Определение потребного напора вентилятора Нв, Па:

 

,(3.25)

 

HB=242.1 Па

Определение производительности вентилятора, Vв, м³/с:

 

, (3.26)

 

где п - число вентиляторов в камере.

 

м³/с

 

Определение характерного напора вентилятора НХАР, Па:

 

 (3.27)

 Па.

 

По характерному напору Нхар и производительности вентилятора Vв выбираем осевой реверсивный вентилятор марки ВОПР-17-310-10 с частотой вращения рабочего колеса 1500 об/мин.

 

Выбор электродвигателя

 

Максимальная теоретическая мощность вентилятора, кВт, определяется в зависимости от его напора, производительности и КПД:

 

кВт

 

Мощность электродвигателя для привода вентиляторов, кВт определяют по формуле:

 

,(3.29)

 

где kз - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;- коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где установлен электродвигатель;

ηn - КПД передачи.

 

кВт

 

Принимаем электродвигатель серии АИР100S4, мощностью N=3.0 кВт и n=1500 мин-1. Класс изоляции обмоток Н (температура среды до 100^оС)

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте мы спроектировали лесосушильный цех на базе камер марки: "ЛСК-45".

В ходе технологического расчёта определили необходимое количество лесосушильных камер n=13 шт.

Также мы рассчитали необходимые технологические, тепловые и аэродинамические характеристики камеры.