2.5. Cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống hút và phun đất vào đám cháy
2.5.4 Tính toán hệ thống hút đất
Áp dụng nguyên lý tính toán vận chuyển sản phẩm rời bằng sức gió trong tài liệu [35], từ sơ đồ tính toán máy chữa cháy rừng bằng đất cát hình 2.1, luận án thiết lập công thức tính toán của hệ thống đường ống hút đất như sau:
2.5.4.1. Khối lượng đất hút trong đường ống
Qm γ m
G = đ M
3600
(2.80)
Trong đó: Gm – Khối lượng đất hút trong đường ống (kg/s); Qm – Năng suất của hệ thống (m3/h);
– Trọng lượng riêng của đất (kg/m3);
đ
m- Hệ số liên tục, m = 1,2.
2.5.4.2. Thể tích không khí cần thiết để hút đất
(2.81) Trong đó: Q- Thể tích không khí (m3/s);
– Trọng lượng riêng của không khí (kg/m3);
B
- Hệ số đậm đặc của hỗn hợp đều và không khí ( =2 -5).
2.5.4.3. Đường kính ống hút được xác định theo công thức
D = (2.82)
γ
Trong đó: D- Đường kính ống hút (m);
v – Vận tốc không khí trong ống hút, m/s;
- Trọng lượng riêng của không khí ở trong đường ống.
H
Trong đó: -Áp lực đường ống (kg/m2); R- Hệ số (R = 29,27);
T – Nhiệt độ K.
Vận tốc v ở trong đường ống được tính theo công thức:
Trong đó: - Vận tốc cân bằng của hạt đất được tính theo công thức; ; với d – đường kính hạt đất.
2.5.4.4. Xác định vận tốc cần thiết của không khí trong ống
Vopt =a.c (2.83)
Trong đó: a- Hệ số cản trong ống (a = 1,23 – 1,25); c – Hệ số (c = 0,25 – 0,4).
Tóm lại: Khi thiết kế hệ thống hút đất, khối lượng của đất cát tính theo
công thức (2.80), thể tích không khí cần thiết tính theo công thức (2.81), đường kính ống hút được tính theo công thức (2.82), vận tốc của không khí trong đường ống được tính theo công thức (2.83)
2.5.4.5. Tính tổn thất áp lực trong đường ống hút đất
Theo tài liệu [35], tổn thất áp lực toàn phần của hệ thống được xác định như sau:
(2.84) Trong đó: - Tổn thất áp lực toàn phần, kG/m2;
- Tổn thất áp lực đoạn ống nằm ngang, kG/m2; - Tổn thất áp lực trong ống hút, kG/m2;
- Tổn thất áp lực đầu đường ống, kG/m2;
- Tổn thất áp lực đoạn đường ống cong, kG/m2; - Tổn thất áp lực van phân phối, kG/m2;
- Tổn thất áp lực đoạn chênh cao, kG/m2.
a) Tổn thất cột áp trong đường ống nằm ngang
Trong đó: – Cột áp cần thiết trên đoạn nằm ngang; (kG/m2); - Áp lực cần thiết để sạch đường
ống; - Hệ số cản cục bộ (=0,9);
- Hệ số cản đường ống; L – Chiều dài ống dẫn; D – Đường kính ống;
VB – Vận tốc không khí trong đường ống. Hệ số cản được tính theo công thức:
Trong đó: ; ; - Hệ số 0,01 – 0,08 b) Tổn thất áp lực trong ống hút c) Vận tốc không khí ở đầu ống (2.85) (2.86) (2.87)
d) Tổn hao áp lực ở đầu ống dẫn khí
e) Tổn hao áp lực ở đoạn ống cong
Trong đó: Km – Hệ số (Km = 1,8);
- Trọng lượng riêng của không khí ( = 1,2);
- Vận tốc của không khí ở chỗ cong; ; F – Diện tích ống dẫn (m2); - Hệ số cản cục bộ.
f) Tổn hao áp lực ở đoạn chênh độ cao
Trong đó: Ph – Tổn hao áp lực do độ chênh cao; vB- Vận tốc không khí trong ống (m/s);
vc- Vận tốc không khí cuối đường ống dẫn (m/s); h- Độ chênh cao đầu và cuối (m).
g) Tổn thất toàn phần của hệ thống
(2.88)
(2.89)
(2.90)
Thay các công thức (2.85); (2.86); (2.87); (2.88); (2.89); (2.90); vào công thức (2.84) ta xác định được công thức tính tổn hao cột áp toàn phần như sau:
2.5.4.6. Áp lực cần thiết cho quạt hút đất
Trong đó: Pct – Áp lực cần thiết của máy thổi khí;
C – Hệ số dự trữ (C = 1,05 – 1,1); – Tổn hao toàn phần, kg/m2;
2.5.4.7. Công suất cần thiết cho quạt hút đất
(2.93) Trong đó: N- Công suất cần thiết (kW );
k –Hệ số dự trữ (k= 1,2);
- Hiệu suất bộ truyền động ( = 0,9);
- Hệ số tổn thất do cánh quạt ( = 0,85);
- Lưu lượng cần thiết của máy hút khí.