Файл: Механизация процессов добычи и переработки торфа..pdf

роста воздуха, будет меньше, чем уменьшение сопротивле­ ния, вызванное открытием дроссельной заслонки. В резуль­ тате общее сопротивление при открытой дроссельной заслон­ ке уменьшается, и рабочая точка совмещенных характери­ стик смещается вправо. Так обстоит дело при движении чи­ стого воздуха через пневмосистему. При движении в системе аэросмеси и изменении концентрации ее сопротивление си­ стемы изменяется. При этом с возрастанием концентрации рабочая точка совмещенных характеристик смещается влево (при любом постоянном положении дроссельной заслонки или отсутствии ее).

При' наличии торфа перед соплом и повышении скорости на входе в сопло (при открытии дроссельной заслонки) про­ исходит возрастание концентрации аэросмеси, засасываемой в сопло. Последнее объясняется усилением захватывающей способности всасывающего факела, расширением активной зоны и появлением запаса давления, которое идет на покры­ тие возросшего сопротивления, вызванного увеличением кон­ центрации аэросмеси. При работе вентилятора и открытии дроссельной заслонки скорость потока может увеличиваться лишь в том случае, если общее сопротивление (несмотря на возрастание концентрации) уменьшится. Повышение сопро­ тивления, обусловленное ростом концентрации аэросмеси, как правило, будет по своей величине меньше, чем снижение сопротивления, вызванное открытием заслонки.

На рис. 1 схематично представлено изменение давления от скорости потока аэросмеси при открытии дроссельной за­ слонки.

Если бы можно было поэтапно проследить влияние от­ крытия дроссельной заслонки на изменение характеристики сети (см. рис. 1), то сначала при открытии заслонки наблю­

сокой концентрацией), но на меньшую величину (точка 2'). Таким образом, при открытии заслонки суммарное сопро­ тивление не полностью открытой заслонки и сопротивление, вызванное увеличением концентрации (положение 2', рис. 1), будет меньше, чем сопротивление одной заслонки, когда она была прикрыта (положение 1). Эго сопротивление (2') будет больше сопротивления сети, если бы по ней при тех же усло­ виях перемещался только чистый воздух или аэросмесь с

меньшей концентрацией (2).

Дальнейшее открытие заслонки, очевидно, приведет к аналогичному результату, вследствие чего рабочая точка все время будет перемещаться вправо, несмотря на то что концентрация увеличивается. Вообще же при отсутствии дроссельной заслонки или постоянном ее положении и при-

25

нудительной подаче торфа в систему возрастание концентра­ ции вызывает смещение рабочей точки влево и падение скорости.

Следовательно, открытие дроссельной заслонки приводит одновременно к увеличению скорости воздуха на входе в сопло и концентрации аэросмеси. При этом общее сопротив­ ление системы уменьшается и становится меньше сопротив­ ления сети при открытой заслонке. В то же время сопротив­ ление участка всасывания до дроссельной заслонки непре­ рывно возрастает.

г | /| \

кl - y f - U X

—1

Uc(Q)

Рис. 1. График зависимости давления от скорости потока аэросмеси при открытии дроссельной заслонки:

/, 2, 3, 4 — рабочие точки при движении в системе воздуха или аэросмеси с постоянной концентра­ цией; 2', 3', 4' — действительные рабочие точки, соответствующие увеличенной концентрации аэро­ смеси при открытии дроссельной заслонки •

К аналогичному результату мы приходим при изменении скорости вращения рабочего колеса вентилятора. Однако характер явлений здесь будет несколько иной. Если скорость на входе в сопло регулируется изменением числа оборотов вентилятора, то с повышением числа - оборотов вентилятора одновременно будут возрастать расход воздуха и давление, развиваемое вентилятором.

Увеличение расхода воздуха сопровождается возраста­ нием скорости на входе в сопло, последнее вызывает повы­ шение концентрации аэросмеси, которая приводит к увеличе­ нию сопротивления (преобразованию характеристики сети). Это сопротивление покрывается за счет повышения давле-

26

ния, которое развивается при увеличении числа оборотов вен­

тилятора.

Изменение скорости воздуха на входе в сопло в обоих рассмотренных случаях приводит к изменению концентрации аэросмеси. Закон изменения концентрации для данной пнев­ матической системы при изменении скорости воздуха пред­ ставлен на графике (рис. 2).

Рис. 2. График зависимости концентрации от скорости потока аэросмеси

Анализ графических зависимостей р = ф (цс), полученных для различных -пневмоуборочных систем при изменении по­ ступательной скорости машины, показывает, что для различ­ ных пневмосистем характер зависимости р,=ф(ос) остается общим. Однако абсолютные значения р при этом будут раз­ ными и определяются работой вентилятора на сеть.

При увеличении скорости воздуха с изменением числа оборотов вентилятора изменение концентрации р происхо­ дит интенсивнее и абсолютные значения их получаются вы­ ше, чем при дросселировании и тех же значениях скорости воздуха на входе в сопло. В то же время замечено, что для данной пневмосистемы изменение поступательной скорости машины не влияет на характер зависимости р = ф(цс)-

Кривые зависимости р = ф (о 0), полученные для различ­ ных пневмосистем, с некоторым приближением можно пред­ ставить в виде прямых, которые пересекают ось абсцисс, т. е. ис в пределах vc= 13-^15 м/с. Это свидетельствует о том, что подбор торфа начинается при такой скорости на входе в сопло. При скорости воздуха ниже этих значений подбор торфа из расстила прекращается.

Последнее подтверждается нашими опытами и опытами А. Б. Горинштейна по определению границы подбора, соглас­ но которым было установлено, что по границе подбора ско­ рости воздуха составляют 12—15 м/с.

27

Изложенное позволило выразить зависимость ц= ф(ис) уравнением прямой вида:

где vc — скорость воздуха на входе в сопло при движении эросмеси.

(По опытам для пассивных сопел скорость воздуха на

Из этого уравнения также следует, что при скорости воз­ духа на входе в сопло ас< 15 м/с практически сборов торфа всасывающим факелом кет.

Концентрация, полученная по этой зависимости для дан­ ной пневмосистемы с пассивными соплами, будет наиболь­ шей, и, чтобы ее увеличить, нужно изменить скорость возду­ ха на входе в сопло.

Так обстоит дело при подаче торфа в пневмосистему вса­ сывающим факелом сопла. Однако концентрация аэросмеси может быть увеличена, если обеспечить более интенсивную подачу торфа в систему, чем может обеспечить всасывающий факел сопла. Если концентрация аэросмеси увеличивается не в результате увеличения скорости воздуха на входе в соп­ ло, а вследствие интенсификации подачи торфа в пневмоси­ стему, например при активизации, то по мере увеличения концентрации аэросмеси сопротивление системы будет не­ прерывно возрастать, а скорость на входе уменьшаться (по­ ложение дроссельной заслонки неизменно или она вообще отсутствует). При этом рабочая точка совмещенных характе­ ристик смещается влево. При такой характеристике вентиля­ тора и его работы на данную сеть скорость воздуха на входе в сопло будет изменяться в обратной зависимости от изме­ нения концентрации аэросмеси в системе.

28

Характер этой зависимости будет определяться характе­ ристиками вентилятора и сети. Получить такую зависимость можно построением графика функции цс = ф(ц) по рабочим точкам совместных характеристик вентилятора и сети для различных значений концентраций аэросмеси.

На рис. 2 представлен график зависимости цс= ф (р ), по­ лученный по рабочим точкам характеристик при совместной работе вентилятора ЦП-7-40 (п = 1200 об/лшн) на сеть пнев­ моуборочной машины.

Подобный закон изменения скорости воздуха на входе в сопло при изменении концентрации для данной пневмоси­ стемы имеет место при отсутствии регулирования скорости воздуха дроссельной заслонкой.

Рис. 3. Графики зависимости скорости потока

на всасывающую сеть пневмоуборочной машины, мы будем иметь две зависимости между концентрацией и скоростью воздуха на входе в сопло. Одна зависимость показывает, что с увеличением скорости на входе в сопло концентрация аэросмеси в системе возрастает (см. рис. 3), а другая сви­ детельствует, что с увеличением концентрации аэросмеси в системе скорость воздуха должна падать. Первая зависи­

концентрации аэросмеси и скорости воздуха в системе уста­ навливается с учетом влияния обоих факторов. Если постро­ ить графики зависимости концентрации ,и скорости по всасы­

29

вающему факелу (см. рис. 3, линия а) и по характеристикам вентилятора и сети (см. рис. 3, линия б), то в пересечении этих кривых получим точку х, определяющую действитель­ ные величины концентрации и скорости воздуха на входе в сопло для данной пневмосистемы. Для определенной пнев­ мосистемы (при постоянном положении дроссельной заслон­ ки) и заданной характеристики вентилятора (число оборотов постоянное) значения р и vc, определяемые точкой пересе­ чения кривых ис = ф(ц), будут постоянными. Назовем эту точку характеристической точкой данной пневмосистемы.

о м

Рис. 4. Графики зависимости скорости потока от концентрации при различных положениях дроссельной заслонки

Если теперь изменить первоначальное положение заслон­ ки и далее изменять концентрацию (например, изменением подачи торфа в систему), то получим новую кривую зависи­ мости ис = ф(|х). Очевидно, чем больше будет открыта дрос­ сельная заслонка, тем выше будет располагаться кривая за­ висимости ус= ф (ц ), т. е. мы получим семейство кривых функции ос = ф(р) (рис. 4). Наибольшему открытию дрос­ сельной заслонки соответствует кривая 4, а наименьшему— кривая 1. Каждая кривая соответствует определенному поло­ жению дроссельной заслонки. Аналогичное изменение поло­ жения кривой ус= ф (ц) мы получим при изменении числа оборотов вентилятора.

На каждой из этих кривых есть характеристическая точ­ ка, определяющая значения скорости vc и соответствующей ей концентрации р аэросмеси, которые устанавливаются для данной пневмосистемы.

Если теперь эти точки, соответствующие кривым, полу­

30

ченным при различных положениях дроссельной заслонки и подаче торфа всасывающим факелом сопла, соединить меж­ ду собой, то получим кривую, определяющую изменение кон­ центрации в зависимости от скорости воздуха.

Если при постоянном положении дроссельной заслонки и постоянном числе оборотов рабочего колеса вентилятора принудительно увеличить подачу торфа в систему, то, оче­ видно, зависимость ц= <р(ус) (см. рис. 3), полученная регу­ лированием скорости воздуха на входе в сопло одним из рассмотренных выше способов, не будет определять кон­ центрацию аэросмеси в системе, так как при этом подача торфа будет зависеть уже не только от всасывающего фа­ кела сопла, но и от активизатора, способствующего увеличе­

активизатором, подается непосредственно в систему всасы­ вающим факелом сопла, то всасывающий факел должен иметь какую-то минимальную скорость, которая была бы достаточной для транспортирования определенного количе­ ства торфа. Очевидно, в этом случае максимальная концен­ трация аэросмеси будет определяться той минимальной ско­ ростью воздуха на входе в сопло и в системе, которая обес­ печивает транспортирование данного количества торфа.

Как показывают исследования пневматического транс­ портирования фрезерного торфа, частицы его, находящиеся во извещенном состоянии, легко подхватываются и увлека­ ются воздушным потоком при скорости меньшей, чем части­ цы неподвижно лежащие в слое расстила. При этом не нуж­ но преодолевать инерцию покоя, а также сцепление между частицами в слое расстила. Кроме того, возникающая при взвешенном состоянии частиц циркуляция позволяет создать подъемную силу, поддерживающую частицу во взвешенном состоянии, при меньших значениях скорости. Если учесть, что при активизации частицам ' сообщается некоторая на­ чальная скорость в направлении к всасывающему отверстию сопла, то для засасывания частиц всасывающий факел мо­ жет иметь сравнительно небольшую скорость. Как показы­ вают наблюдения минимальная скорость воздушного потока, при которой частицы торфа захватываются во взвешенном состоянии, составляет 3-^8 м/с.

Следовательно, если воспользоваться полученной ранее зависимостью для определения концентрации (1), то значе­ ние минимальной скорости при активизации может быть при­ нято исо = 7—8 м/с, т. е.

Очевидно, значения коэффициента k^ также будут не­ сколько иными (вследствие влияния активизирующего пото-

31