Pneumatisch transport - Drukvalberekening (verdunde fase)
Hoe berekent men de drukval in een pneumatisch transportsysteem?
Heeft u een vraag of opmerking? Neem contact op met de auteur via admin@powderprocess.net| Sectie-overzicht |
|---|
| 1. Inleiding |
| 2. Drukval in horizontale leidingen |
| 3. Drukval in verticale leidingen |
| 4. Drukval in bochten |
| 5. Totale drukval in leidingen |
| 6. Modellen |
1. Inleiding
Het berekenen van de drukval in een pneumatische transportleiding is niet eenvoudig; er bestaan wel correlaties, maar deze zijn vaak niet zeer precies. Het merendeel van de kennis berust bij procesleveranciers. Ervaring blijft de meest betrouwbare methode voor het ontwerpen van een pneumatisch transportsysteem. Voor een beter begrip van de fysische verschijnselen die betrokken zijn bij pneumatisch transport, is het echter interessant om in principe aan te geven welke verschillende fysische termen bijdragen aan de drukval in leidingen.
Omdat de betrokken krachten verschillen in horizontale leidingen, verticale leidingen en bochten, wordt elke situatie hieronder toegelicht. De totale drukval van de leiding is de som van al deze drukvalcomponenten.
De onderstaande uitleg is voornamelijk van toepassing op verdund-fase transport.
2. Drukval in horizontale leidingen
Drukval = Gas-pijp wrijving + Vaste-stof-pijp wrijving + (gasversnelling + deeltjesversnelling) [1]
Gas-pijp wrijving: zoals bij elke vloeistofstroom, heeft het gas dat door de leiding stroomt om de vaste stoffen te transporteren wrijving met de transportleiding; dit moet in de berekening worden meegenomen.
Vaste-stof-pijp wrijving: het gas wisselwerkt met de leiding, maar dat geldt ook voor de vaste-deeltjes die tegen de leidingwand botsen, langs de wand worden gesleept, enz., wat bijdraagt aan de drukval.
Gasversnelling + deeltjesversnelling: in de meeste gevallen worden de bulkvaste stoffen ingevoerd in een rechte horizontale sectie. Op het opneempunt is energie nodig om het gas en de deeltjes te versnellen, wat bijdraagt aan de drukval. Dit is ook nodig na een bocht; zie hieronder voor referentie.
--------------
3. Drukval in verticale leidingen
Drukval = Gas-pijp wrijving + Vaste-stof-pijp wrijving + statische opvoerhoogte van vaste stoffen + statische opvoerhoogte van gas [1]
Gas-pijp wrijving: zoals bij elke vloeistofstroom, heeft het gas dat door de leiding stroomt om de vaste stoffen te transporteren wrijving met de transportleiding; dit moet in de berekening worden meegenomen.
Vaste-stof-pijp wrijving: het gas wisselwerkt met de leiding, maar dat geldt ook voor de vaste deeltjes die tegen de leidingwand botsen, langs de wand worden gesleept, enz., wat bijdraagt aan de drukval.
Statische opvoerhoogte van vaste stoffen + statische opvoerhoogte van gas: bij verticaal transportmoet de stroom van gas en poeder het gewicht van de vaste stoffen en het gas in de verticale leiding overwinnen.
4. Drukval in bochten
Het is bijzonder moeilijk om de werkelijke drukval in een bocht voor pneumatisch transport te modelleren. Men moet rekening houden met de reguliere wrijving van gas en vaste stoffen, maar ook met de herversnelling na de bocht. De eenvoudigste methode is om aan te nemen dat de bocht equivalent is aan een bepaalde lengte rechte leiding. Voor een ruwe schatting, maar niet voor een gedetailleerd ontwerp, kan in de literatuur voor een 90-graden bocht de volgende waarde worden gevonden:
Drukval = 7,5 m * (drukval per lengte-eenheid in verticale leiding) [1]
5. Totale drukval in leidingen
Totale drukval = Drukval horizontaal + Drukval verticaal + Drukval bochten
6. Modellen
De bovenstaande vergelijkingen leggen kwalitatief uit welke fysische verschijnselen drukval veroorzaken in een pneumatische transportleiding, maar voor daadwerkelijke berekeningen moet een model worden gebruikt. Deze zijn meestal van 2 typen:
- Gedetailleerde modellen die proberen elk van de bovenstaande termen fysisch te beschrijven
- Ervaringsgebaseerde modellen die vergelijkingen of abacussen voorstellen om waargenomen gedrag te representeren
Geen van deze modellen die in de literatuur worden gevonden zijn zeer precies en moeten daarom met voorzichtigheid worden gebruikt, en nooit voor gedetailleerd ontwerp. Voor gedetailleerd ontwerp zijn proeven in een pilot-fabriek noodzakelijk en/of de hulp van een gevestigd ingenieursbureau, dat in de meeste gevallen eigen modellen heeft aangepast op basis van de openbaar bekende modellen.
Bronnen
[1] Principles of Powder Technology, M.J. Rhodes, 1990, pagina 151-153