Dimensionamento Coclee

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1 Corso di Impianti Meccanici Laurea Magistrale Dimensionamento Coclee Prof. Ing. Cesare Saccani Prof. Ing. Augusto Bianchini Dott. Ing. Marco Pellegrini Ing. Luca Golfera Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna Viale del Risorgimento 2, 40136, Bologna Italy

2 Tipologie di coclee: 1) Convogliatrici 2) Estrattrici/dosatrici 3) Mescolatrici 4) Umidificatrici 5) Sollevatrici (inclinazione superiore a 20 ) 6) Coclee specifiche per fanghi 2

3 Coclea: Trasportatore continuo costituito da un canale o da un tubo nel quale il materiale si sposta per l azione di un elica continua o discontinua. Coclea estrattrice: coclea che estrae materiale da un dispositivo di raccolta (es silos, tramoggia) e lo trasporta mantenendo, sotto condizioni controllate di alimentazione, una portata costante. UNI Coclea convogliatrice: coclea che trasporta materiale fornito da un altro dispositivo (es rotovalvola, altra coclea) UNI

4 Configurazione tipica di una coclea estrattrice 1 Silo o tramoggia, L tratto di trasporto, L1 tratto di estrazione Fonte UNI

5 La potenza motrice è funzione della portata di materiale trasportato I v = v A e I v : portata nominale in volume [m 3 /h] I m : portata nominale in massa [t/h] v: Velocità nominale del materiale in movimento [m/s] A e = φ π 4 (D e 2 D i 2 ) v = S n 60 A e : Sezione di estrazione della coclea [m 2 ] D e : Diametro esterno dell elica nella zona di estrazione [m] D i : Diametro interno dell elica nella zona di estrazione [m] n: velocità di rotazione della vite [rpm] S e : passo dell elica nella zona di estrazione [m] I v = φ π 4 D e 2 D i 2 S n 60 I m = ρ I v φ: coeff. di riempimento. Con riferimento alla sezione trasversale dell elica, rapporto fra l area della porzione di corona circolare occupato dal materiale e l area della corona circolare individuata dai diametri esterno ed interno dell elica Per coclee estrattrici 0,9 nella zona di estrazione. Per coclee convogliatrici 0,15 0,45 in funzione del materiale. 5

6 n: è funzione delle caratteristiche geometriche della coclea e delle proprietà del materiale Scorrevolezza (flowability) Abrasività Classificazione dei materiali: Classe a: materiali scorrevoli e poco abrasivi (e.g. farina, cemento, minerali leggeri) Classe b: materiali mediamente abrasivi (e.g. cenere e scorie, sabbia) Classe c: materiali particolari con dimensionamento a parte (e.g. carbone, ghiaietto) Se il moto è intermittente n si può considerabile variabile nell intervallo rpm. Se il moto è continuo si ricorre ai valori per coclee convogliatrici, vedi grafico nella pagina seguente. 6

7 Fonte UNI

8 La potenza resistente totale P, in kw, da superare per assicurare il trasporto del materiale è data da: P e : Resistenza dovuta al moto di estrazione (per coclee estrattive) [kw] P h : Resistenza dovuto al moto di avanzamento del materiale [kw] P n : Resistenza dovuta agli attriti a vuoto [kw] P st : Resistenza dovuta al sollevamento del materiale (per coclee inclinate) [kw] P = P e + P h + P n + P st [kw] 8

9 P e = I m L f λ 367 L f = L 1 + D e y : Coeff. di resistenza all estrazione; empirico, dipendente dal materiale, rappresenta la resistenza al moto del materiale incoerente in rapporto al suo peso. y: Valore empirico, vedi diagramma P e : Potenza per l estrazione del materiale [kw] I m : portata nominale in massa [t/h] L 1 : lunghezza del tratto di estrazione [m] D e : Diametro esterno dell elica nella zona di estrazione [m] L f : Lunghezza equivalente [m] Fonte UNI

10 P h = I m L λ 367 P n = D e L 1 + D e L P st = I m H 367 P h : Potenza per il trasporto di materiale [kw] P n : Potenza per vincere gli attriti a vuoto [kw] P st : Potenza per il sollevamento di materiale [kw] P: Potenza resistente totale [kw] I m : Portata nominale in massa [t/h] L: Lunghezza del tratto di trasporto [m] L 1 : Lunghezza del tratto di estrazione [m] D e : Diametro esterno dell elica nel tratto di estrazione [m] D e : Diametro esterno dell elica nel tratto di trasporto [m] : Coeff. di resistenza all avanzamento H: Altezza di sollevamento del materiale [m] P = I m (λl + λl 1 + H) D e L D e L

11 Fonte UNI

12 Fonte UNI