دانلود مقاله افت فشار خط لوله

معادله 6015 برای تمام جریان های گاز – ذره در لوله استفاده می شود. بنابراین جهت یافتن یک معادله ویژه ی انتقال فاز دقیق باید عبارت مناسبی برای ترم های 3 (اصطکاک دیواره گاز) و 4‌ (اصطکاک دیواره و جامد) پیدا کنیم.

در فاز دقیق معمولاً اصطکاک دیواره و گاز مستقل از جامد و بدون حضور جامد فرض می شود. بنابراین ضریب اصطکاک همان ضریب اصطکاک مربوط به گاز است (ضریب اصطکاک را fanning در نظر می گیریم- به یک مسئله حل شده نیوماتیک فاز رقیق توجه کنید).

شیوه های مختلف تخمین اصطکاک دیواره و جامد در مقالات علمی موجود می باشند. در اینجا ما به بررسی دو رابطه ی اصلاح شده ی

konno و saito (1969)  جهت تخمین افت فشار ناشی از اصطکاک لوله و جامد در انتقال عمودی   و

رابطه ی (1953)Ainkle جهت تخمین این افت فشار در انتقال افقی می پردازیم.

در انتقال عمودی (Konno & Siato, 1969) داریم:

و برای انتقال افقی:

یا

که

و (Hinkle , 1953)

که CD شریب دراگ بین ذره و گاز است (در جدول 1 ملاحظه کنید)

نکته:

آنالیز هینکل فرض می کند ذرات هنگام برخورد با دیواره ی لوله مومنتوم (اندازه حرکت) خود را از دست بدهند. بنابراین از فصل یک، نیروی دراک یک ذره منفرد به صورت زیر داده شده است:

اگر ضریب تخلخل  ؟؟ باشد و تعداد ذرات در واحد حجم لوله Nv باشد در این صورت:

بنابراین نیروی اعمال شده توسط گاز روی ذرات در واحد حجم لوله Fv است که

بر اساس فرض هینکل ، Fpw معادل نیروی اصطکاک جامد و دیواره در واحد حجم لوله است

بنابراین

فاکتور (ضریب) اصطکاک در معادلات (6.17) و (6.19) که همان fp است معرفی شده است.

معادله (15 .6) افت فشار در طول یک لوله مستقیم را بیان می کند.

افت فشار به زانویی های مسیر خط لوله هم وابسته است و تخمین میزان این افت فشار در فصل بعد بیان خواهد شد.

Bend (زانویی)

زانویی ها طراحی سیستم های انتقال فاز رقیق نیوماتیک را پیچیده می کنند، بنابراین بهتر است حتی الامکان در طراحی نیوماتیک از زانویی کمتری استفاده کنیم. زانویی افت فشار را در خط لوله افزایش می دهند و همچنین زانویی ها از مراکز عمده خوردگی و فرسایش ذره هستند.

در لوله های افقی و عمودی (مستقیم) زانویی ها باعث می شوند که جامدات با یک چرخش و جهش در حین عبور از زانویی روبرو شوند.

به علت این پدیده، ذرات به آرامی پایین آمده و سپس مجدداً به آهستگی حرکت می کنند آنگاه پس از عبور از زانویی دوباره شتاب می گیرند که این منجر به افت فشار بالایی می شود.

در لوله های افقی زمینه ی مساعدی برای جهش ذرات وجود دارد که به شکل های مختلف در ته زانویی های افقی یا عمودی جمع می شوند.

اگر این نوع زانویی را در هر سیستمی داشته باشیم، ممکن است جامدات در بخش وسیعی از کف زانویی جمع شوند و از پراکنده شدن آنها در فاز گاز جلوگیری کند.

بنابراین پیشنهاد می شود که یا از زانویی ها در انتقال افقی و عمودی استفاده نشود و یا اینکه در نیوماتیک فاز رقیق از این زانویی ها به کار نرود.

در گذشته، طراحان سیستم نیوماتیک به این نتیجه رسیدند که این سیستم پس از گذشت زمان اختلاف شیب پیدا می کند. اما اگر از زانویی با شعاع زیاد استفاده می شود ممکن است علاوه بر کاهش خوردگی باعث افزایش طول عمر bend هم بشود. این زانویی که elbow نام دارد را می توان با کاهش زاویه تا 90 درجه به شکل زانویی درآورد.

Zent (1964) برای رفع مشکل فوق استفاده از سه راهی (tee) کور را پیشنهاد کرد (شکل 6.4) که به جای elbow در سیستم های نیوماتیک استفاده می شود.

تئوری که در شیت استفاده از این سه راهی است این است که تجمع ذرات جامد ساکن باعث خاصیت ضربه گیری می شود و ذرات در شاخه ی بسته ی غیرقابل استفاده ی tee تجمع کرده و فاز ساکن را تشکیل می دهند و ذرات متحرک را هدایت می کنند آنگاه خود ذرات ساکن سریع تر از شاخه ی دیگر به سمت بالا پرتاب می شوند و این شاخه می تواند bend و یا elbow باشد.

Bodner (1982) تصمیم گرفت به بررسی طول عمر و افت فشار انواع مختلف bend بپردازد. او به این نتیجه رسید که سه راهی کور از سایه روشن ها به مراتب طول عمر بیشتری دارد. طول عمر این روش حدود (15) برابر سایه روشن ها است. این طول عمر بالا ناشی از انباشتگی ذرات جامد در شاخه کور سه راهی شمابه Bend بود.

بر خلاف آزمایشهای تجربی، روش دقیقی برای پیشگویی افت فشار bend وجود ندارد. در صنعت افت فشار bend معمولاً به طور تقریبی معادل افت فشار  7.5 m از مقطع عمودی در نظر می گیرند.

زمانی که رابطه دقیقی برای بیان افت فشار bend وجود ندارد می توان از روش بالا به عنوان یک روش ابتدایی استفاده کرد.

تجهیزات

فاز رقیق در سیستمی که در آن جامدات توسط هوا جریان می یابند جابجا می شود. جامدات از یک ناودان که توسط جریان هوا تغذیه می شوند به حالت چرخشی وارد مسیر انتقال می شوند. سیستم ممکن است فشار مثبت یا منفی یا ترکیبی از این دو باشد. سیستم های فشار مثبت معمولاً حداکثر به فشار گیج 1 bar محدود می شوند و سیستم های فشار منفی که تحت سیستم خلأ کار می کنند به حدود 0.4 bar محدود می شوند. سیستم های فشار منفی توسط دمنده یا مکنده ایجاد خلأ می کنند. در سیستم های فاز رقیق که در شکل های 5 .6 و 6 . 6 نشان داده شده اند دمنده ها معمولاً جابجایی دو جهت مثبت دارند که ممکن است کنترل سرعت به منظور دی حجمی بالا داشته باشند یا نداشته باشند.

دریچه جریان هوا قادر است جامدات را با یک سرعت کنترل شده به داخل جریان هوا هدایت کند. معمولاً برای انتقال جامدات از feeder های پیچ دار استفاده می شود.

سیکلون های جدا کننده (فصل 7 را ببینید) برای جداسازی جریان جامدات از گازها در انتهای خط لوله استفاده می شوند.

انواع فیلترها و یا روش های مختلف جهت تمیز کردن خط انتقال قبل از تخلیه و یا تکرار چرخه استفاده می شوند.

در بسیاری از شرایط ممکن است استفاده از یک گاز برای انتقال مفید نباشد (مثلاً هنگام استفاده از مواد سمی و رادیواکتیو در کارخانه ها. یا مثلاً گازهای ساکن قابل انفجار. و یا به منظور کنترل رطوبت برای جامداتی که رطوبت های حساس دارند. در چنین مواردی یک loop بسته مورد استفاده قرار می گیرد.

اگر یک دمنده ی جریان مثبت استفاده شود در این صورت جامدات باید توسط سیکلونی که در خط لوله توسط یک فیلتر جاگذاری شده از گاز جدا شوند. اگر در پایین سیستم فشارها قابل قبول باشند (0.2 bar فشار گیج) در این صورت از یک دمنده ی سانتریفیوژی و فقط یک سیکلون به صورت متقاطع استفاده می شود. فن سانتریفیوژی قادر است مقدار کمی از جامدات را بدون صدمه به آنها عبور دهد. در صورتی که دمنده ی جایگزینی مثبت ذرات ریز و غبار را عبور نخواهد داد.