Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК: 676.1.022.1:688.743.55

Уральский государственный лесотехнический университет

Влияние площади открытия каналов ротора в котле установки непрерывной варки целлюлозы

Степанова Е.Н.

E-mail: stepanova_usfeu@bk.ru

Аннотация

давление суспензия ротор пульсация

В статье рассмотрен режим изменения давления в питателе в зависимости от площади открытия канала ротора. Из уравнения неразрывности потока определены скорости движения потока суспензии. Определение давление в каналах ротора производилось по уравнению Бернулли. Установлено, что фактическое давление при наполовину открытом канале ротора уменьшается не только от изменения площади поперечного сечения, но и от сопротивления дроссельных регулирующих устройств.

Ключевые слова: поток суспензии, площадь, каналы ротора, давление, скорость, характеристики.

Annotation

Effect of the opening area of rotary channels in the installation cabinet of continuous cellulose

Stepanova E.N.

The article describes the changes in pressure in the feeder mode, depending on the area of the opening of the rotor channel. From the equation of continuity of flow rate determined by the suspension flow. Determination of the pressure in the rotor channels produced by the Bernoulli equation. It is found that the actual pressure is half open, the rotor is not only decreases the channel by changing the crosssectional area, but also on the resistance of the throttle control devices.

Keywords: suspension stream, area, rotor channels, pressure, speed, characteristics.

Питатель высокого давления загрузки суспензии в котле установки непрерывной варки целлюлозы работает в условиях изменяющейся площади поперечного сечения патрубка. Площадь поперечного сечения патрубка изменяется от 50% до 100% открытия поперечного сечения.

Периодическое изменение площади поперечного сечения, как показано в работе [1] сопровождается не полным гидравлическим ударом. Режим гидравлического удара в [1] и других работах не исследован. Целью данной работы является изучение условий возбуждения пульсации давления суспензии от гидравлического удара. В работе решаются задачи расчетного определения максимальных решений скорости суспензии и амплитудных значений пульсации давления при выгрузке суспензии из питателя высокого давления.

Рассматриваемые в работе вопросы являются специфической особенностью питателей высокого давления, динамические характеристики которых достаточно хорошо освещены в научной литературе. Данная работа направлена на уточнение ранее не исследованных процессов режима выгрузки суспензии из питателя высокого давления.

Перегрузка суспензии «щепа-щелок» из зоны низкого (0,2МПа) в зону высокого(1,27МПа) производится в питателе высокого давления. В режиме перегрузки суспензия разбавляется щелоком загрузочной циркуляции от жидкостного модуля 4,3-7 дм³/кг до жидкостного модуля 24-30 дм³/кг. Режим перегрузки происходит с периодическими изменениями площади поперечного сечения открытых контактов ротора питателя высокого давления (ПВД), скорости и давления потока суспензии. Уровень исследований режима перегрузки суспензии ранее был ограничен, в основном, изучением технологических процессов, как наиболее значимых для организации и обеспечения производства. Динамические процессы режима перегрузки суспензии мало исследованы, что приводит к приближенным определениям нагрузок на оборудование и снижает его эксплуатационную надежность.

Рассмотрим характеристики режима перегрузки суспензии типового тракта загрузочной циркуляции варочного котла, изученного в [1], при следующих исходных данных:

Производительность П=3,4…..5 м³/мин;

Внутренний диаметр трубопровода d=0,3 м;

Определим максимальную скорость суспензии в трубопроводе:

_Р60 П_•??2₆₀П_•0,32^{, м}с, (1)

где ??_Р - скорость суспензии в роторе, П - производительность, d- внутренний диаметр трубопровода.

Канал ротора ПВД имеет площадь поперечного сечения такую же, как и трубопровод. Следовательно, скорость суспензии в канале ротора ??_р = ??₁ = 1,2 м/с .

Перегрузка суспензии в ПВД происходит с периодическим переключением одноканального течения на двухканальное. Общая площадь открытия каналов изменяется по схеме, приведенной в рисунке.

На схеме (рис. 1) выделено четыре характерных участка площадей. Отметим, что минимальная площадь (А2) равна 50% открытия одного канала ротора, максимальная площадь (А1) равна 100% открытия канала ротора.

Скорость ??₂ определим из уравнения неразрывности потока суспензии по формуле:

А₁ • ??₁ = А₂ • ??₂ ; (2)

Где А1 и А2 - площади поперечных сечений при каналах ротора ПВД открытых на 100% и на 50% соответственно.

Рисунок 1. Схема изменения площади открытых каналов ротора где 1- минимальная площадь, 2- участок увеличения площади, 3- максимальная площадь, 4- участок уменьшения площади.

(3)

При уменьшении площади с А1 до А2 происходит, по условиям непрерывности потока суспензии, увеличение скорости:

. (4)

Изменение скорости потока сопровождается не полным гидравлическим ударом [2], который возбуждает колебания конструкции системы циркуляции суспензии.

Для определения давления в канале ротора ПВД, открытом на А2=0,5А1 воспользуемся уравнением Бернулли [2]. Принимаем, что суспензия имеет постоянную плотность с=1050 кг/м³ и непрерывно течет через горизонтально расположенный ПВД.

По уравнению Бернулли имеем:

(5)

где P1- давление суспензии на входе в ПВД, Р1=1,27 МПа [1] При подстановке значений параметров в (5) получим:

.

Давление Р2 при наполовину открытом канале ротора ПВД снижается незначительно, вследствие малой скорости потока суспензии.

Для установления режима течения суспензии определяем критерий Рейнольдса и относительную шероховатость каналов ротора. Критерий Рейнольдса считаем по формуле:

(6)

где µ- динамическая вязкость суспензии, м

Относительную шероховатость каналов ротора определяем по формуле:

(7)

где б - абсолютная шероховатость канала.

Для труб из стали, старых и загрязненных принимаем б=0,5 мм. [3].

При автомодельном режиме течения суспензии критерий Рейнольдса ограничен неравенством:

(8)

Из сравнения расчетного (??_????) и граничного (R) следует, что ??_???? > ????, а поток суспензии относится к автомодельному режиму течения.

Ротор питателя при вращении изменяет поток суспензии в каналах подобно регулирующему клапану. Зависимость коэффициента сопротивления (о) дроссельных регулирующих клапанов от ??_???? приведена в [3]. например при повороте дискового дроссельного клапана на 45⁰ поток суспензии перекрывается на 50% площади поперечного сечения канала ротора, а коэффициент сопротивления равен 16,5.

Фактическое давление в канале ротора открытом на 50% площади поперечного сечения с учетом потерь на преодоление местных сопротивлений определяем по формуле:

. (9)

Давления Р_2ф в канале ротора ПВД с учетом потерь на местных сопротивлениях уменьшается, вследствие возрастания скорости течения суспензии, а так же из-за сопротивления на входе в канал.

Таким образом, перегрузка суспензии в питателе из зоны низкого (0,2 МПа) в зону высокого (1,27 МПа) происходит с пульсацией давления ?р = р₁ ? р_2ф = 1,27 ? 1,21 = 0,06 МПа.

Изменения скорости потока и пульсации давления при перегрузке суспензии вызывают колебания конструкций системы циркуляции суспензии.

Список литературы

1. И.К. Кашапов, И.А. Партин, В.П. Сиваков. К вопросу расчета мощности привода насоса высокого давления загрузочной циркуляции варочного котла. Материалы II Всероссийской отраслевой научно-практической конференции. - Пермь: Пермский ЦНТИ, 2014- 135- 138с.

2. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости). - М.: Госстройиздат, 1965.-68-71с.

3. И. Е. Идельчик Справочник по гидравлическим сопротивлениям /И. Е. Идельчик - М.: Машиностроение, 2012. - 466 с.

Размещено на Allbest.ru