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Charakteristische Leistungs曲line von Roots-Gebläsen

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Gebläse- Leistungs曲line
3. Anwendung einer Gebläse-Leistungs曲line

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1. Einführung

Was ist eine Gebläse-Leistungs曲line?

Die Leistungs曲line eines Roots- Gebläses (ein Verdichtertyp mit Verdrängerprinzip, ausgestattet mit 2 oder 3 Rotorlappen, populär gemacht von Roots – heute Teil von Howden Roots) ist ein zentrales Auslegungsdatum für die korrekte Auswahl eines Gebläses für eine neue pneumatische Förderleitungoder zur Bewertung bzw. Fehlerbehebung einer bestehenden Leitung. Sie ist in ihrer Funktion vergleichbar mit Pumpenkennlinien in der Fluidmechanik.

2. Gebläse-Leistungs曲line

Wie verwendet man eine Gebläse-Leistungs曲line?

Eine typische Gebläse-Leistungs曲line zeigt für ein bestimmtes Gebläse folgende Daten:

• Die Gebläsedrehzahl (Rotor des Roots-Gebläses) in U/min
• Der Luftvolumenstrom durch das Gebläse in m³/h: hier muss sorgfältig geprüft werden, unter welchen Bedingungen der Luftstrom angegeben ist
• Die benötigte Leistung in kW
• Die Temperaturerhöhung in K

Ein Roots-Gebläse kann als Kompressor (Druckerzeugung in der pneumatischen Förderleitung) oder als Vakuumpumpe (Erzeugung eines Unterdrucks am Leitungsende, um Luft am Anfang der Förderleitung anzusaugen) betrieben werden. Hinweis: Die Leistungs曲line für DRUCK- oder VAKUUM-Betrieb ist unterschiedlich. Wählen Sie diejenige aus, die Ihren Anforderungen entspricht.

Ein Beispiel für ein Leistungsdiagramm ist unten für ein Roots-Gebläse im Vakuumbetrieb dargestellt.

3. Anwendung einer Gebläse-Leistungs曲line

Wie liest man eine Gebläse-Leistungs曲line?

Auslegung einer pneumatischen Förderleitung

Das Ergebnis einer Berechnung für die verdünnte Phase der pneumatischen Förderung ist die Kenntnis des benötigten Luftvolumenstroms zum Transport des Materials sowie des zu erwartenden Druckverlusts .

Beispiel für eine Gebläseauslegung: Eine Studie zeigt, dass für eine Vakuumförderung in verdünnter Phase ein Luftvolumenstrom von 350 m 3/h am Aufnahmepunkt bei einem Leitungsdruckverlust von 300 mbar erforderlich ist. Ein Gebläse ist in der Anlage verfügbar, und der Ingenieur möchte prüfen, ob es wiederverwendet werden kann oder ob ein neues beschafft werden muss.³/h unter einem Leitungsdruckverlust von 300 mbar erforderlich. Ein Gebläse ist in der Anlage vorhanden, und der Ingenieur möchte prüfen, ob es wiederverwendet werden kann oder ob ein neues beschafft werden muss.

Die Luft am Aufnahmepunkt hat 20 °C.

Der Ingenieur berechnet zunächst den Luftvolumenstrom am Saugstutzen des Gebläses unter Berücksichtigung des Druckverlusts von 300 mbar. Der Ingenieur wandelt den Luftvolumenstrom um :

Q₂ = (101325)*350 / (101325 - 30000) = 497 m³/h = 8,3 m³/min unter Saugbedingungen

Der Ingenieur kann dann prüfen, ob das vorgeschlagene Gebläse diesen Luftvolumenstrom bei diesem Druckverlust liefern kann. Der Ingenieur überprüft den Betriebspunkt im Diagramm und kann dann festlegen, mit welcher Drehzahl das Gebläse betrieben werden muss, welche Leistung es benötigt und welche Temperaturerhöhung es erzeugt.

In diesem Fall läuft das Gebläse bei etwa 3550 U/min, was angemessen ist, benötigt etwa 6 kW und erhöht die Lufttemperatur um ca. 40 °C. Da das Gebläse bis zu einem Druckverlust von 500 mbar und höheren Drehzahlen betrieben werden kann, scheint es ausreichend Reserven zu haben und kann daher ausgewählt werden.

Untersuchung einer bestehenden pneumatischen Förderleitung

Sehr oft muss ein Ingenieur eine bestehende Förderleitung bewerten und optimieren, für die kaum oder keine Auslegungsdaten verfügbar sind. Wenn der Ingenieur zumindest die Leistungsdaten des Gebläses – zumindest die Leistungs曲line des Gebläses – ermitteln kann, kann er den Luftvolumenstrom und damit die Luftgeschwindigkeit in der Leitung sowie das Feststoffbeladungsverhältnis berechnen, welche kritische Daten für die Bewertung einer Leitung und mögliche Verbesserungen ihres Betriebs sind.

Beispiel: Ein Ingenieur wird hinzugezogen, um eine Leitung zu bewerten, die angeblich das geförderte Produkt zu stark zerkleinert. Es handelt sich um eine Vakuumförderleitung mit einem Rohrdurchmesser von 66 mm und einer Förderstrecke von ca. 30 m. Der Massenstrom des Produkts beträgt 1,5 t/h, der Druckverlust 300 mbar.

Der Ingenieur besichtigt die Leitung und überprüft das Gebläse. Es läuft zu 100 % auf der SPS, was 3600 U/min der Roots-Gebläseeinheit entspricht. Der Ingenieur findet in der Dokumentation das Leistungsdiagramm und nutzt es, um den tatsächlichen Luftvolumenstrom in der Leitung zu berechnen.

Bei dieser Drehzahl und diesem Druckverlust saugt das Gebläse 8,5 m³/min Luft bei 20 °C an.Der Ingenieur berechnet dann den Luftvolumenstrom bei der Produktaufnahme, d. h. unter atmosphärischem Druck und ebenfalls 20 °C.

Q₂ = (101325 - 30000)*8,5 / (101325) = 6 m³/min = 360 m³/h unter Produktaufnahme-Bedingungen

Der Luftmassenstrom kann aus der volumetrischen Luftmasse bei 101325 Pa und 20 °C berechnet werden:

m_Luft = 360 * 1,22 = 440 kg/h

Die Fördergeschwindigkeit kann ebenfalls berechnet werden:

U_{_Aufnahme} = 29 m/s

U_{_Ende} = 41 m/s

Das Feststoffbeladungsverhältnis kann ebenfalls berechnet werden = 1500 / 440 = 3,4

Der Ingenieur kann daraus folgende Schlussfolgerungen ziehen: die Förderluftgeschwindigkeit ist SEHR hoch, das Feststoffbeladungsverhältnis ist eher niedrig. Der Ingenieur kann daraufhin versuchen, die Gebläsedrehzahl zu reduzieren, um ein Feststoffbeladungsverhältnis von 5 zu erreichen. Dies ergibt einen Luftmassenstrom von 300 kg/h und eine Geschwindigkeit an der Aufnahme von 19,9 m/s, was deutlich konventioneller erscheint und somit die Materialdegradation sowie den Rohrverschleiß signifikant verringern wird. Zudem sollte dies den Energieverbrauch des Gebläses deutlich reduzieren.