Modulo 3. Impianti di trasporto in sospensione fluida

Transcript

1 Corso di Impianti Meccanici Laurea Magistrale Modulo 3. Impianti di trasporto in sospensione fluida Sezione 3.1 Introduzione al trasporto pneumatico Prof. Ing. Cesare Saccani Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna Viale Risorgimento 2, 40136, Bologna Italy 1

2 Introduzione al trasporto pneumatico 1) Trasporto pneumatico in aspirazione 2) Trasporto pneumatico in compressione TR C: ciclone separatore D: dispositivo dosatore (rotocella) F: filtri S: soffiante T: teste aspiranti TR: tramoggia 3) Trasporto pneumatico misto 2

3 Introduzione al trasporto pneumatico c = velocità media assiale del solido v = velocità media assiale del gas v y = componente radiale della velocità di caduta libera del solido M s = massa del materiale da trasportare M f = massa del mezzo portante W = forza di resistenza al flusso F R s = forza d attrito sul solido F R f = forza d attrito sul mezzo portante Fq = forza di sollevamento e = volume interstiziale di riferimento p = pressione statica g = accelerazione gravitazionale A = sezione dell elemento di volume infinitesimo considerato dl = lunghezza dell elemento di volume infinitesimo considerato d = diametro del condotto β = inclinazione del condotto W = forza resistente W S = velocità di caduta libera del solido 3

4 Introduzione al trasporto pneumatico c = velocità media assiale del solido; v = velocità media assiale del mezzo portante; ρ s = densità del materiale da trasportare; ρ f = densità del mezzo portante; λ f = coefficiente di perdita di carico; c W = coefficiente di resistenza; W = forza di resistenza al flusso; e = volume interstiziale di riferimento d = diametro del condotto; β = inclinazione del condotto; l = direzione assiale; p = pressione statica; g = accelerazione gravitazionale 4

5 Introduzione al trasporto pneumatico Andamento delle perdite di carico in funzione del rapporto di miscela m per un impianto di trasporto di polipropilene. Lunghezza trasporto 58, 25 metri e diametro del condotto di trasporto D= 101,6 mm (3 ½). Granulometria media grains 3 mm; flakes 0,4 mm. Portata di solido 10 t/h Cesare Saccani A new simulation program for designing pneumatic conveying plants, Bulk Solids Handling, volume 13 n 1, febbraio 1993, Trans Tech Publication, Germany. 5

6 Introduzione al trasporto pneumatico David Mills Risultati sperimentali su perdite di carico per metro nel trasporto pneumatico di barite in un condotto di 50 mm di diametro 6

7 Introduzione al trasporto pneumatico 7

8 Introduzione al trasporto pneumatico 8

9 Introduzione al trasporto pneumatico 9

10 Introduzione al trasporto pneumatico 10

11 Introduzione al trasporto pneumatico 11

12 Introduzione al trasporto pneumatico W = cw As ρf/2 (v-c) v-c W = forza di resistenza cw = coefficiente di resistenza; As = area di sezione trasversale del corpo solido; ρf = densità del mezzo portante; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante. Res = v c ν Res = numero di Reynolds del solido; ds = diametro del corpo solido; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante; ν = viscosità cinematica del mezzo portante. Coefficiente di resistenza di una sfera in funzione dell indice di Reynolds del solido 12

13 Introduzione al trasporto pneumatico W = cw As ρf/2 (v-c) v-c W = forza di resistenza cw = coefficiente di resistenza; As = area di sezione trasversale del corpo solido; ρf = densità del mezzo portante; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante. Res = v c ν Res = numero di Reynolds del solido; ds = diametro del corpo solido; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante; ν = viscosità cinematica del mezzo portante. Coefficiente di resistenza in funzione dell indice di Reynolds del solido e della sfericità 13

14 Introduzione al trasporto pneumatico W = c W A s ρ f /2 (v-c) v-c W = forza di resistenza c W = coefficiente di resistenza; A s = area di sezione trasversale del corpo solido; ρ f = densità del mezzo portante; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante. Re s = v c ν Re s = numero di Reynolds del solido; d s = diametro del corpo solido; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante; ν = viscosità cinematica del mezzo portante. r k = raggio di curvatura degli angoli dei corpi solidi Coefficiente di resistenza in funzione dell arrotondamento relativo degli spigoli 14

15 Introduzione al trasporto pneumatico W = cw As ρf/2 (v-c) v-c W = forza di resistenza cw = coefficiente di resistenza; As = area di sezione trasversale del corpo solido; ρf = densità del mezzo portante; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante. Res = v c ν Res = numero di Reynolds del solido; ds = diametro del corpo solido; v = velocità del corpo solido; c = velocità del mezzo portante; ν = viscosità cinematica del mezzo portante. Coefficiente di resistenza in funzione dell indice di Reynolds del solido e della forma dei corpi 15

16 Introduzione al trasporto pneumatico 1) coclee (spesso a passo decrescente): utilizzate sia per lo scarico da separatori, tramoggie, silos, etc. sia per l alimentazione del materiale negli impianti in pressione 2) ugelli di Venturi: molto utilizzati nel trasporto di materiali abrasivi (anche se richiedono portate di aria notevoli) 3) Canalette fluidificate: un setto poroso (di fibre naturali, materiali sinterizzati, etc.) separa il materiale dall aria in pressione. Questa passa tra i pori fluidificando il materiale che viene così a presentare una diminuzione notevole dell angolo di declivio naturale. 16

17 Introduzione al trasporto pneumatico Rotocelle: 17

18 Introduzione al trasporto pneumatico 18

19 Corso di Impianti Meccanici Laurea Magistrale Modulo 3 Impianti di trasporto in sospensione fluida Sezione Impianto per il trasporto pneumatico dell atomizzato di barbottina Prof. Ing. Cesare Saccani Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna Viale Risorgimento 2, 40136, Bologna Italy 19

20 Agenda P&I e vista isometrica dell impianto Analisi dei componenti principali 20

21 P&I C : compressore rotativo a palette EVAC: elettrovalvola aria compressa PL : pressione relativa ad inizio linea TZ: temperatura aria ad inizio linea T#L: temperatura lungo il circuito EVSC: elettrovalvola per scarico condensa VRPA: valvola di regolazione della pressione aria PDZ:pressione differenziale diaframma PD#: pressione differenziale multiplexer QMP#: quadretto multiplexer 21

22 Vista isometrica dell impianto Lunghezza complessiva del circuito circa 70 m 22

23 Lay-out Posizionamento delle tubazioni di policarbonato per l ispezione dell impianto 23

24 Agenda P&I e vista isometrica dell impianto Analisi dei componenti principali 24

25 Analisi dei componenti principali Caratteristiche Motocompressore Mattei DRS1085 Rotativo a palette Valore Pressione di esercizio [bar] 10 Resa d aria libera effettiva [m 3 /min] 8,5 Raffreddamento olio Ad aria Potenza massima erogata a regime dal motore Diesel Perkins [kw] 74 Range di temperatura ammissibile per l aria in ingresso [ C] Da -5 a +40 Umidità relativa ammissibile dell aria in ingresso 90% 25 25

26 Analisi dei componenti principali Filtro a maniche Zona 1 Tramoggia di carico Rotocella Misura e regolazione della portata in massa dell aria Zona

27 Analisi dei componenti principali (zona 1) Valvola Portata a farfalla aria a 2 posizioni e attuatore pneumatico Tramoggia del filtro a maniche Valvola deviatrice a 2 posizioni e attuatore pneumatico 27 27

28 Analisi dei componenti principali (zona 2) Motore Portata elettrico aria della stellare Valvola stellare 28 28

29 Analisi dei componenti principali (zona 2) Portata aria Vista della stellare dal lato dell ingresso del materiale 29 29

30 Analisi dei componenti principali Dettaglia tecnici della stellare Caratteristiche principali Valore Volume rotore [lt] 19 Diametro rotore [mm] 320 Velocità di rotazione [rpm] 18 Grado di riempimento 75% Massima temperatura di esercizio [ C] 80 Pressione differenziale massima [bar] 4 Potenza nominale motoriduttore [kw] 1,1 Peso [kg] x500 Dimensioni principali [mm] x