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粮食通风知识之十二:储粮机械通风系统的设计(上)

来源:环球粮机网发布时间:2015-09-24 10:02:50

(一)变截面、出风口等静压均匀送风管道

    空气在风道内流动,有静压和动压产生,风道内的气体流速用下式表示:

    Vd=(2Hd/γ)1/2        8-42

    如果风道侧壁上开孔,当空气通过侧壁时,在气流的静压作用下,使靠近侧孔的空气产生一垂直风道的速度Vj为:

    Vj=(2Hj/γ)1/2       8-43

    如图8-30所示,侧孔流出气流速度与风道轴线的角度α为:

 

    tgα=Vj/Vd=(Hj/Hd)1/2      8-44

    式中:上Hj---风道内空气的静压;Hd---风道内空气的动压;γ---风道内空气的重度。

    侧孔实际出流速度为:

    V=(Vd2+Vj2)1/2       8-45

    从式8-44和8-45可以看出,出流实际速度的大小与孔口所在断面动压和静压的大小有关,其方向与静压和动压之比有关。静压越大(相对动压而言),α越大,即气流越接近与管壁垂直。

    侧孔a*b实际流出风量

    Q0=3600μf'V=3600μf0cosβV=3600μf0sinαV     8-46

   式中:μ---孔口流量系数;f0---孔口面积(米2);Q0---通过孔口的风量(米3/时);f'---与速度V垂直的射流截面面积(米2)。

    由于         sinα=Vj/V      8-47

    将式8-47代入式8-46得: Q0=3600μf0Vj=3600μf0(2Hj/γ)1/2    8-48

    或式8-48可改写成为:Q0/3600f0=μVj=V0     8-49

    侧孔面积为:f0=Q0/3600V0    8-50

    f0=Q0/3600μ(2Hj/γ)1/2=Q0ξ1/2/3600*1.29Hj1/2     8-50

    流量系数与侧孔阻力系数的关系为:ξ0=1/μ2或μ=1/ξ01/2     8-51

    为了保证均匀送风,必须满足下列条件:

    第一,保证各孔口静压相等。要保持各孔口流出的风量相等,必须保持每个孔口截面上的静压相等,即两孔口间的动压降等于两孔口间压力损失,由1-2截面(如图8-31所示)的伯努利方程可得到:

    Hj1+Hd1=Hj2+Hd2+H

    若Hd1-Hd2=H

    则Hj1=Hj2

    第二,保持各孔口的流量系数相等。如果能保证各孔口的静压Hj相等,各孔口的流量系数μ相同,就能保证各孔口的空气流量Q0相等。ξ0和μ由实验确定,它与孔口形状、出流角α及流量比(孔口流量与孔口前流量之比,Q0/Q=q)有关。对于锐边孔口,当α≥60°时,流量比q=0.1---0.5范围内可近似取μ=0.6,如图8-32所示。

    第三,增大出流角α。风道中静压与动压之比愈大,气流在孔口的出流角α也就愈大,使出流方向接近于与风道侧面垂直,该比值如减少,出流就会向一个方向偏斜。出流过于偏斜,也就达不到均匀送风的目的,如图8-33所示。

    要保持α≥60°,由于式8-45可知,只要使用Vj>1.73Vd,即使Hj>3Hd。当然,最好是90°,但在实际工作中不可能做到,储粮通风中,为了使空气出流方向垂直于管壁,通常采用在孔口上盖以竹罩即加分配器罩的方法。

    例1.某仓房长48米,宽18米,小麦堆高5米,粮食水分在安全标准以内,试设计一个变截面地槽,各空气分配器面积相等的等静压通风系统。

    解:1、总风量Q的确定

   (1)总风量:单位通风量选取q=10m3/h.T,容重γ=0.75T/m3

    Q=A*B*h*γ*q=48*18*5*0.75*10=32400m3/h

   (2)换气次数(小麦孔隙度选取40%)为:

   n=24Q/A*B*h*s=24*32400/48*18*5*40%=450次/昼夜

   (3)粮堆表观风速为:

   V=Q/3600*A*B=32400/3600*48*18=0.0104m/s

    2、仓内风道布置

    (1)风道布置。在仓内布置四组U型地槽风道,支风道间距为4.440米,两边支风道距墙2.220米,每条支风道上设置8个空气分配器,分配器间距为3.130米,如图8-31所示。

   (2)通风途径比为:

   K=5:(5+2.220)=1:1.44  符合要求。

   3、地槽风道截面积的确定

   (1)每个U型风道负担的风量为:

    Q0=Q/4=32400/4=8100m3/h

   (2)每根支风道负担的风量为:

    Q=Q0/2=8100/2=4050m3/h

   (3)每个空气分配器负担的风量为:

    Q=Q/8=4050/8=506.25m3/h

    支风道初始流速选取ω1=5m/s,则截面1-1处的动压:

    Hd1=γω12/2=1.2*52/2=15Pa

   (4)确定截面1-1处的面积,根据Fn=(Q-(n-1)Q)/3600ωn,则:

   F1=(4050-(1-1)*506.25)/3600*5=0.225m2

   根据F1确定截面1-1的尺寸为:a1*b1=0.45*0.50m2

   (5)确定截面2-2处的面积:

    计算管段1-2处的摩擦阻力。

    Q2=Q-(n-1)Q=4050-(2-1)*506.25=3543.75m3/h

    该处的管段截面为未知,近似取0.45*0.5m3,其流速当量直径为:

    d2=2a1*b1/(a1+b1)=2*0.45*0.5/(0.45+0.5)=0.47m

    按Q2、d2值,查金属风道的摩擦阻力线算图(图8-4),R1=0.75Pa/m,对于水泥砂浆抺面的风道△=1.5mm,查图8-5风道粗糙度修正系数C=1.275,所以管段1-2的摩擦阻力为:

    H1=R1*L1*C=0.75*3.13*1.275=2.99Pa

    根据q=Q/Q=506.3/4050=0.13,查局部阻力系数表(见附录),ξ=0.04

    H局1=ξ*Hd1=0.04*15=0.6Pa

    所以:H阻1-2=H1+H局1=2.99+0.6=3.59Pa

    截面2-2处的动压

    Hd2=Hd1-H阻1-2=15-3.59=11.41Pa

    截面2-2处的风速

    ω2=(2Hd2/γ)1/2=(2*1.14/1.2)1/2=4.36m/s

    截面2-2处的面积

    F2=(4050-(2-1)*506.25)/3600*4.36=0.226m2

    截面2-2处的尺寸为:a2*b2=0.45*0.5m2

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