BÖLÜM 13. PNÖMATİK VE HİDROLİK TAŞIMA SİSTEMLERİNİN KONSTRÜKSİYONU

Transkript

1 BÖLÜM 13. PNÖMATİK VE HİDROLİK TAŞIMA SİSTEMLERİNİN KONSTRÜKSİYONU Hidrolik Transport Hidrolik transport, dökme malzemelerin orular veya tekneler (kanallar) oyunca ir su akımı içinde taşınmasıdır. Malzeme ve suyun oluşturduğu karışıma genellikle hamur adı verilir. Basınçlı transport düzenlerinde hamur, seviyeler arasındaki doğal farkın yarattığı asınçla ya da pompalar veya hidrolik yükselticiler gii hidrolik düzenekler aracılıyla; tekneler içinde ise aşağı doğru eğimden doğan ağırlık akımı ile hareket eder. Hidrolik transport makinaları, endüstrinin irçok dalında ve inşaat işlerinde kullanılırlar. Elektrik santrallerinde kül ve cürufun kazan dairesinden uzaklaştırılmasında, maden ocaklarında cevherin aynadan koparılması ve taşınmasında ve cevher zenginleştirme tesislerinde cürufun uzaklaştırılmasında sık sık hidrolik konveyörler kullanılırlar. Ayrıca üyük inaların yapımında da hidrolik mekanik yöntemler geniş kullanım alanı ulurlar. Hidrolik transport makinalarının genel üstünlükleri olarak; yüksek kapasite ve önemli taşıma uzunluğu, oldukça asit donatım ve genellikle düşük işletme maliyetleri ve ayrıca taşıma sırasında maden cüruflarının ıslatılması ve tane içimine getirilmesi, soğutma, yıkama ve yoğunlaştırma gii elli teknolojik süreçlerin uygulanma olasılıkları sayılailir. Kapalı işletmelerde çalışırken artan nemliliği, alçak dış sıcaklıklarda suyun donması, suyla taşınacak malzemelerin sınırlı olması ve yüksek su tüketimi hidrolik transport makinalarının aşlıca sakıncalarını oluştururlar. Hamurun su/yük oranındaki değişmelere ve su tüketimi veya hızına ağlı olarak yatay ir oru hattındaki hamur aşağıdaki üç yoldan iriyle taşınır: Borunun taanını kaplayan ir malzeme taakası üzerinde. Taandaki sert parçacıkların ir ölüğünün titreşimi ve süspansiyon halindeki daha küçük parçacıkların sürekli hareketi yardımıyla. Süspansiyon halindeki ütün sert parçacıkların, tüm oru kesiti oyunca hareketi yardımıyla. Bir elektrik santralının kazan dairesinde cüruf ve külün atılmasına yarayan ir hidrolik donanımın şeması Şekil 13.1 de görülmektedir. Cüruf ve kül (1), () ve (3) yükleme teknelerinden (4) eğimli taşıma kanalına yüklenmektedir. Buraya akan su unları alıp (5) madeni ızgarasına getirir. Büyük parçalar (6) cüruf kırıcısına düşerler ve urada kırılarak hamura karışırlar. (7) pompası u hamuru (8) oru hattıyla (9) atık yerine asar. Burada kum ve cüruf çökelir, su ise (10) havuzuna akar.

2 Şekil 13.1 Hidrolik transport donanımı Hidrolik taşımanın tipik ir örneği su ile kazıdır. Su ile kum, cüruf ve kırılmış cevher karışımı orularla yüzeyden alınarak işleme yerine taşınır. Regülatör ve araj yapımında kullanılan hidrolik taşıma uygulamalarından iri de eton pompalama istasyonlarıdır. Beton karışımını merkezi toplama ve dağıtma noktasından inşaat halindeki ütün araj kapaklarına göndermekte kullanılan ir donanımı Şekil 13. de görülmektedir. (1) damperli kamyonları eton karışımını 1 [km] kadar uzaklıktaki eton santralından taşırlar. Kamyonlar urada kasalarını kaldırarak etonu () eton pompalarının üzerinde ulunan yükleme haznelerine oşaltırlar. Pompalar karışımı, asınç altında (3) ve (4) eğimli yatay eton orular aracıyla asılı durumdaki (5) asma ağızlarına asarlar. Bu ağızlar hazırlanmış donatım kafesinin üzerinde ulunurlar. Bu tür donanımlarda etonun maksimum pompalanma uzaklığı 300 [m] dir. Şekil 13. Beton pompalama donanımı

3 3 Hidrolik transport makinalarına ait örnekler Şekil 13.3 de görülmektedir. Şekil 13.3a da ir maden ocağında kullanılan hidrolik konveyör, Şekil 13.3 de kimya tesisinde kullanılan ir hidrolik konveyör, Şekil 13.3c de ir hamur hazırlama ünitesinde kullanılan hidrolik konveyör ve Şekil 13.3d de ir eton santralinde kullanılan hidrolik konveyör görülmektedir. (a) () (c) (d) Şekil 13.3 Hidrolik transport makinalarına örnekler

4 Hidrolik Transport Makinaları İçin Besleyiciler Hidrolik transport makinalarında, malzemeyi hamur hattına vermek için değişik türde esleyiciler kullanılır. Tipik ve en çok kullanılanları pompalar ve hidrolik yükselticilerdir (elevatörler). Hamuru üyük uzaklıklara taşımak üzere tasarlanmış tek kademeli ir santrifüj pompa Şekil 13.4 de görülmektedir. Pompa, hamuru salyangozdaki eksenel deliklerden çeker ve salyangoza ağlı hamur hattına asar. Şekilde; (1) salyangozu, () asınç ölümü kapağını, (3) emme ölümü kapağını, (4) rotoru, (5) koruyucu urcu, (6) ayar ileziğini, (7) ve (8) değiştirileilir talaları, (9) pompa milini ve (10) kavramayı göstermektedir. Şekil 13.4 Tek kademeli santrifüj karışım pompası Birçok pompa tasarımında, hamuru uzağa pompalamak için direkt emmeye izin verilmez; kalkış su ile yapılır. Pompa pervanesi önemli ölçüde aşınmaya maruzdur. Bunun derecesi taşınan malzemenin aşındırıcılığına, parça oyutuna ve hidrolik asma yüksekliğine ağlıdır. Pervane genellikle yüksek karonlu veya manganlı çelikten, azen de dökme demirden yapılır. Dökme demir parçaları ise değiştirileilirler. Su jetinin yüksek hızını yüksek asınca dönüştürerek, dökme malzemeyi yüksek asınçlı hamur hattına asmaya yarayan ir hidrolik elevatör Şekil 13.5 de verilmiştir. 5 [atü] asınçtaki su, (1) ejektörü yardımıyla hidrolik elevatöre eslenir. Hız asıncı, statik asınca dönüştürüldükten ve malzeme () honisinden alındıktan sonra; (3) yayıcısının arkasındaki asınç 7 [atü] olur. Bu asınç, hamuru pompasız 1 [km] den daha fazla uzaklığa göndereilir. Bazı durumlarda ejektörü terk eden suyun kuvveti, taşınan külü parçalamaya yeterlidir.

5 5 Şekil 13.5 Hidrolik elevatör Hidrolik Transport Makinaların Hesaı Hidrolik transport makinalarının hesaı için gerekli ilk veriler: Kapasite Q [t/saat], hamur hattı ve geometrisi, yük parçacıklarının granülometrik irleşimi ve γ y [t/m 3 ] özgül ağırlığıdır. Hesap sonunda; gerekli hız [m/s], su tüketimi V su [m 3 /saat] ve yükseklik H [mss] elde edilecektir. Hamurun işletme hızı v [m] elirlemek için gerekli ölçütlerin irisi, parçacıkların düzgün (üniform) olarak su içinde yerleştikleri v p hızı, yani içindeki kaldırma hızına enzer yani hidrolikte hidrolik oyut diye tanınan hızdır. Bu hız a' parçacık oyutuna, onun γ y özgül ağırlığına, sıvının viskozitesine ve diğer etkenlere ağlıdır. Basitlik sağlamak üzere parçacıkların küresel içimde olduğunu kaul edilirse, denge denkleminden, ( γ ) 3 πa y πa v = k (13.1) elde edilir. Burada k katsayısının ampirik değeri yerine konulursa; parçacıkların düzgün yerleşme hızı olarak ( 1) v 0,55 a γ [m/s] (13.) p = y ulunur. Burada a' parçacık oyutu [cm] irimindedir. Hamurun işletme hızı, genellikle u hızın 3-4 katı olarak alınır: v 3 4 v. Hamurun işletme hızı ayrıca Talo 13.1 den de ( ) p

6 6 alınailir. Talo 13.1 de asınçlı hidrolik yöntemle toprağın taşınmasına ilişkin verileri içermektedir. Talo 13.1 Kanal taanına çökelme olmaksızın toprak taşınmasında kritik yükler için hamur hızları Parçacık oyutu a [mm] v = 00 m/s d oru çapları [mm] v = 300 m/s v = 400 m/s v = 500 m/s 0, Yapılan araştırmalar kritik hızdan düşük hızlarda taşıma yapıldığında hamur hattı taanında üyük parçacıklar tarafından ince ir çökelti taakası oluşturulduğunu; ve u durumda da özgül güç tüketiminin ve donatım aşınmasının azaldığını göstermiştir. Kritik hız, malzemenin hamur hattı taanında hiçir çökelti vermeden gideildiği en düşük hızdır. Malzemenin hareket edeilmesi için hamurun elli ir kararlılıkta olması gerekir. Bu da elli ir x özgül su tüketimi gerektiği anlamına gelir. Bu tüketim saatte giden V su [m 3 /saat] su hacminin katı haldeki V [m 3 /saat] malzeme hacmine oranı olarak tanımlanır. Özgül su tüketimi genellikle parçacık oyutuna ağlıdır ve parçacıkların oyutundaki artışla yükselir. Vsu x = V = 5 (13.3) Burada V, malzemenin katı kütlesi (su ile karışmadan önceki tepeleme dolu malzeme hacmi) (hacimsel kapasite) olup, değeri malzemenin kırılmasını göz önüne alan katsayı olan k (k > 1) dikkate alındığında hacim değeri, V = k V [m 3 /saat] (13.4) ile hesaplanır. Toplam hamur tüketimi ise V h dir. = V + V su 1+ x = V ( 1 + x) = V [m 3 /saat] (13.5) k Hamur hattı için değeri genellikle [mm] arasında değişen gerekli oru çapı d [m] dikkate alındığında (13.5) ifadesi

7 7 V h πd = 3600 v [m 3 /saat] (13.6) 4 şeklini alır. Borudaki su asıncı [mss]; oru hattında hamurun hareketine karşı koyan direnci yenmek için gerekli asınçla, hamurun yürüyen kütlesinin v hızı için gerekli asıncın toplamıdır. Yatay ir oru hattı için ilk direnç ileşeninin değeri (asınç kayıpları), doğrudan doğruya L [m] uzunluğu, λ hidrolik kayıplar katsayısı, v [m/s] hızının karesi ile doğru orantılı; d [m] oru hattı çapı ve g [m/s ] yerçekimi ivmesiyle ters orantılı olup, H λ v v λ v = L + = L 1 d g g + d g [mss] (13.7) şeklinde yazılailir. Buradaki λ katsayısının değeri, küçük parçalı malzeme için λ 0,0018 = 0,03 + γ h (13.8) vd ifadesi kullanılmaktadır. Burada γ h hamurun özgül ağırlığı olup, değeri Vsu + V γ p γ h = [t/m 3 ] (13.10) V + V su ile ifade edilir. Pratik olarak, normal hamur yoğunluğunda ve hızlardaki küçük parçalı malzemeler için λ değeri arasındadır PNÖMATİK TRANSPORT MAKİNALARI Pnömatik ya da lı konveyörler; dökme malzemeleri ya da özel taşıyıcılar içinde irim yükleri, ir kanal içinde hareket eden akımıyla iletimde kullanılırlar. Pnömatik transport makinalarının hepsinde ortak olan çalışma ilkesi, hareketin hızlı ir akımı tarafından yüke iletilmesidir. Pnömatik transportun ir diğer yöntemi de serest akışlı pudra ya da küçük parçalı malzemelere landırma yoluyla akıcılık kazandırmaktır. Bu ilkeye göre çalışan düzeneklerin içine kızağı denen landırılmış taşıma tekneleri, landırılmış talalar ve malzemeyi gevşeterek yükleme teknelerinden ve silolardan oşaltılmasını sağlayan çeşitli konstrüksiyonlardaki oşaltıcılar girer. Pnömatik transport, endüstrinin ir çok dalında, inşaat işlerinde, demiryolu ve su yolu taşımacılığında kullanılır. Ayrıca, dökme malzemeleri amarlar ve atölyeler içinde; amardan yükleyiciye ve demiryolu vagonlarından ya da gemilerden farikaların silolarına veya yükleme yerlerine; vagonların ve gemilerin oşaltılmasında; asınçlı konteynırların oşaltılmasında; malzemelerin silolardan kontrollü olarak alınmasında kullanılırlar. Kuru ve serest akışlı ve pudra durumundaki geniş malzeme dilimi pnömatik sistemde aşarı ile taşınırlar. Bunların en önemlileri: Çimento, kömür tozu, tahıl, alümina, fosforit konsantresi, kül, pamuk, öğütülmüş kömür, hızar talaşı, kraking ünitelerindeki katalizörlerdir.

8 8 Bir pnömatik çimento taşıma iriminin asit şeması Şekil 1.1 de görülmektedir. Burada: (1) vidalı (helezon) esleyici; () taşıma orusu; (3) silolar; (4) yol değiştirme vanaları; (5) seviye göstergeleri; (6) toz toplayıcı (tora filtre); (7) oşaltma kapakları; (8) landırma levhaları; (9) kızağı; (10) körükler; (13) kendiliğinden oşaltmalı hazne; (1) ara hazne; (13) eton santrali haznesi; (14) kompresör; (15) asınçlı deposu ve (16) su tutucudur. Şekil 1.1 Pnömatik transport sistemi Pnömatik sistemlerin kapasiteleri ve ana karakteristikleri geniş sınırlar içinde değişmektedir. Bazı türler tek ir oru içinde 300 [t/saat] kadar yüksek olailirler. Bir akımıyla malzeme taşıyan pnömatik transport sistemlerinin aşlıca üstünlükleri: Malzeme sızdırmaz orularla taşındığından ve kayıplar önlenir, özellikle tozlu malzemeler için u koşul önemlidir; orusunun istenilen doğrultuda üküleildiğinden yer ekonomisi; hareketli parçaların azlığı nedeniyle az sayıda işletme personeli gerektirir ve taşıma işlemi otomasyonu da kolaydır. Pnömatik transport sistemlerinin ana sakıncaları ise yüksek güç tüketimi (taşınan malzemenin tonu aşına 1-4 [kwsaat]) ve aşındırıcı özellik gösteren malların taşınması sırasındaki hızlı yıpranmadır. Ayrıca pnömatik düzenekler; ıslak, topaklanan ve yapışkan malzemeyi taşımaya uygun değillerdir Dökme Yük Taşıyan Pnömatik Transport Sistemleri Boruda akımını oluşturmak için gerekli asınç düşümünün yaratılma yöntemine ağlı olarak pnömatik transport sistemleri emme altında çalışanlar; asınç altında çalışanlar ve hem emme hem asınç kullananlar olarak üçe ayrılırlar. Emme altında çalışan sistemlerde malzeme, düşük yoğunluktaki içinde; asınç altında çalışanlar da asınçlı ir akımı içinde taşınırlar. Birleşik sistemler ise kısmi vakum altında çalışan irinci ölüm ve asınçlı ile çalışan ikinci ölüm olmak üzere iki ölümden meydana gelirler. Basınçlı donanımlarda yoğunluğu daha yüksek ve öylece asınç düşümü de daha fazladır. Bu onları yavaş akımlı malzemelerde ve üyük uzaklıklara taşımada çok etkin yapar. Basınçlı sistemler aşta ağır pudra ve kütleli malzemeleri taşımakta kullanılırlar. Malzeme, oruya ir emme ağzı aracılığıyla girer. Atmosfer asıncının üstündeki asınçta çalışan ir

9 9 sistemde oruya giriş, ir hücreli esleyici ya da özel tasarımlı diferansiyel adımlı ir vida (helezon) esleyici ve ir hücre tamuru aracılığıyla olur. Emme düzeneklerinde, malzemeyi dan ayırmak için seri ağlanmış toz toplayıcılı özel separatörler kullanılır. Basınçlı düzeneklerde u işlem, separatörlerle ya da mal doğrudan yükleme haznesine esleniyorsa toz kapanlarıyla yapılır. Pnömatik taşıma irimleri ve unların esleyicileri; sait, raylar ya da uzaktan kumandalı ve kendiliğinden hareketli taşıyıcılar üzerine yerleştirilmiş olarak hareketli ya da değişik tasarımlardaki kaldırma palangalarına asılı olailirler. Pnömatik transport sistemlerinin ana türleri Şekil 1. de şematik olarak gösterilmiştir. Emmeli donamım Şekil 1.a da ve asınçlı sistemler ise Şekil 1. ve Şekil 1.c de gösterilmişlerdir. (1) emme ağzı (4) toz toplayıcı () oru (5) kapak (3) separatör (6) körük (a) (1) emme ağzı (4) toz toplayıcı () oru (5) kapak (3) separatör (6) körük () (1) alış irimi () oru (3) separatör (1) emme ağzı (4) toz toplayıcı () oru (5) kapak (3) separatör (6) körük (c) (d) Şekil 1. Pnömatik transport sistemlerinin ana türleri Tahıl oşaltma iriminin pnömatik taşıma ölümü emme ağızları; düşey ve yatay oru ölümleri, tahıl ve toz ayıracılar, kilitli vanalar ve ir egzoz pompasından oluşur (Şekil 1.3).

10 10 Şekil 1.3 Yüzer pnömatik tahıl oşaltma sistemi 1... Pnömatik Transport Sistemlerinin Parçaları Hava akımıyla dökme mal taşıyan ir pnömatik transport sistemi (Şekil 1.) alış irimi, oru, yol değiştirici vanalar, separatörler ve toz toplayıcılar, kompresör sistemi ve otomatik kontrol sisteminden oluşur. Alış irimi Vidalı ya da hücreli esleyiciler ve kaplar asınçlı düzenekleri yüklemekte kullanılırlar. Emmeli götürme düzeneklerinde ise alış ağızları kullanılır. Sait helezon esleyiciler (Şekil 1.4), çimento ve diğer pudra malzemeler için geniş ölçüde kullanılırlar. Şekil 1.4 Helezon pnömatik esleyici Burada malzeme motorla döndürülen yüksek hızlı ir (3) helezonuyla (1) esleme haznesinden alınıp, () karıştırma odasına gönderilir. Bu silindirik gövde içinde 1000 [d/d] kadar hızla dönen helezon vida adımı, yükün gidiş doğrultusunda azalır. Silindirik gövde içinde (4) değiştirileilir gömlekleri yerleştirilmiştir. Bu değişken vida adımı yükün sıkıştırılmasını sağlar ve öylece karıştırma odasından yükleme haznesine helezon yoluyla asınçlı kaçmasını önler. Malzemenin helezon tarafından sıkıştırılma derecesi (5) vanası ile ayarlanır. Bu vana sistem süpürüldüğünde helezon yoluyla tekneye girmesini önler. Karıştırma odasının alt ölümü iki sıralı (6) oru ağızlarını içerir. Basınçlı unlar

11 11 aracılığıyla karıştırma odasına girer. Hava oda içerisinde malzemeyi gevşetir ve onu çıkış ağzına götüren oru içine götürür. Yataklar, helezonu taşıyan odadan toz girişini önleyen (7) kepçeleriyle korunurlar. Özel salmastra kutuları ya da yağ kepçeleri nın dar ir çevresel yarık oyunca yataklardan helezonlara doğru akmasını sağlarlar. Helezon esleyiciler sürekli eslemeyi sağlarlar ve küçük ir yükseklikleri vardır. Ancak helezonu döndürmek için önemli ölçüde güç tüketirler (Talo 1.1). Bir diğer sakıncaları da helezon ve gömleklerin hızlı aşınmalarıdır. Talo 1.1 Besleyicilerin karakteristikleri (çimento için) Helezon çapı [mm] Kapasite [t/saat] Hava asıncı [atü] Mildeki güç [kw] Hücreli esleyiciler çimento ya da akımı içinde süspansiyon halindeki diğer pudra malzemelerin ir pnömatik transport sisteminin orusuna yüklenmesinde kullanılırlar. Hücreli esleyiciler iki grua ayrılırlar: malzemeyi haznenin diinden oşaltanlar ve malzemeyi haznenin tepesinden oşaltanlar. Malzemeyi haznenin tepesinden oşaltan türde ir esleyici Şekil 1.5 te görülmektedir. Bu türden ir esleyici genel oyutlar akımından küçüktür. Şekil 1.5 Tepeden oşaltmalı pnömatik hücreli esleyici Besleyici, koni taanlı ir silindirik kaptır. Malzeme () deliğinden kaın üst ölümüne eslenir. Delik, (3) konik vanasıyla tam sızdırmaz duruma getirilmiştir. Kap doldurulduğu ve atmosferden yalıtıldığı zaman kaın (4) alt ölümüne geçer. Hava urada malzemeyi

12 1 landırır ve malzemenin süspansiyon halinde ulunduğu ir karışım meydana getirir. Hava ayrıca urada karşı asıncı oluşturmak üzere, (5) üst ölümüne de geçer. Basınç düşümü landırılmış kütleyi (6) orusuna gitmeye zorlar ve uradan oşaltma ucuna taşır. Hücreli esleyicilerin, helezon esleyicilere göre üstünlükleri: Güç tüketimleri düşüktür ve çauk aşınan parçaları yoktur. Böylelikle aşındırıcı malzemeyi taşımaya elverişlidirler. Hücreli esleyiciler, en çok malzemenin üyük uzaklıklara taşındığı ve dolayısıyla asınç düşümünün üyük olduğu durumlarda kullanılırlar (Talo 1.). Talo 1. Pnömatik hücreli esleyicilerin karakteristikleri (çimento için) Kap çapı Besleyici Kapasite [t/s] Hava asıncı [mm] yüksekliği [mm] Çift hücreli Tek hücreli [atü] Hücreli esleyicilerin aşlıca sakıncaları üyük yükseklikleri ile kesikli çalışmalarıdır. Kesikli çalışma sakıncası, malzemenin sırasıyla almaşık hücrelerden alınması nedeniyle, çift hücreli esleyicilerde söz konusu değildir. Kapaklar Orta asınçlı (1,4 [atü]) sistemlerde malzeme çoğu kez kilitli vanalar yardımıyla girer. Bu vanalar ayrıca emmeli ya da emme ve asınç irleşimli sistemlerde, gerekenden fazla nın malzemeye girmesini önler. Bir kilitli kapak yükü alçak asınçlı ir ölümden daha yüksek asınçlı ir asınçlı ölüme iletmeye yarar ve unun tersi de doğrudur. Bir hücre tekerlekli vana Şekil 1.6 da görülmektedir. Malzeme (1) konisiyle () döner tekerleğinin hücrelerine eslenir ve uradan, ağırlığının etkisi altında ya da asınç orusuyla (3) yükleme haznesine düşer. Tekerlek, yuvasına hassas olarak alıştırılmıştır ve u nın sızmasını önler. Hücre tekerlekli vanalar genellikle 0 30 [d/d] lik hızlarda dönerler. Emme ağızları Şekil 1.6 Hücre tekerlekli vana Emme ağızları malzemeyi, emmeli sistemlerin orusuna yüklemek için kullanılırlar. Büküleilir ir hortumla oruya ağlı olan ağız (Şekil 1.7) taşınacak dökme malın içine

13 13 gömülüdür. Basınç düşümü ir akımı yaratır ve unun ir ölümü malzeme içinden geçer; diğer ölümü ise ir kontrol vanası aracılığıyla ağız içindeki çevresel yarıktan emilir. Malzeme içinden geçen malzeme onun parçacıklarını kaldırır ve orunun içine sürükler. Taşıma oruları Şekil 1.7 Emme ağzı Yüksek asınçlı konveyörlerde [mm] arasında değişen çaplardaki dikişsiz çelik orular kullanılır. Alçak ve orta asınçlı götürücülerde 1 3 [mm] arasında et kalınlığındaki daha hafif orular kullanılailir. Borular, aynı Şekilde sızdırmaz duruma getirilmiş standart flanşlarla irleştirilirler. Yol değiştirme vanaları Bir yol değiştirme vanası (Şekil 1.8) pompalama irimini oru kollarından irine ağlamaya yarar. Dökme demirden (1) vana gövdesi, (3) koluyla çalıştırılan () talalı vanasını taşır. Tala, (4) salmastra kutusu sökülerek dışarı alınır. Vana manuel ya da uzaktan kumandalı olailir. Uzaktan kumandalı olarak iş yapan akımı, elektro pnömatik ir süpürmeli vana ile ir silindirine (deposuna) asılır ve u silindirin pistonu vananın durumunu düzenler. Daha karmaşık vanalarda kullanılır. Bunlar, irisi maden diğeri lastik olan konik sızdırmazlık yüzeylerine sahiptirler. Maden ve lastik teması güvenilir ir sızdırmazlık sağlar.

14 14 Şekil 1.8 Yol değiştirme vanası Separatörler Malzemeyi sürükleyen separatöre girer. Burada hız kayı, akım yönünün değişmesi ve santrifüj kuvvet etkisiyle malzeme akımından ayrılır. Karışım, separatördeki ani genleşme nedeniyle hız kayeder. Bu ir depo, hazne ya da oda olailir. Separatörün kesit alanı, kendisine ağlanan götürücü orusununkinden kez daha üyüktür. Separatördeki hızı [m/s] arasında değişir. Yani, taşıma sı akımını küçük parçacıklardan ile temizlemeye yetecek kadar düşük ir hızdır. Separatör, genellikle omeli uçları olan silindirik ir kap (Şekil 1.) olup, dipteki ir kapaktan separatörü oşaltmak mümkündür. Toz toplayıcılar (filtreler) Separatör içindeki hızı çok düşük olmakla irlikte, yine de tozu ve süspansiyon halindeki hafif parçacıkları çıkış tarafına sürüklemeye yetecek kadar yüksektir. Bu nedenle, yı temizlemek için çeşitli türde filtreler sisteme eklenmelidir. Bunlar; santrifüj siklonlar, toralı filtreler, sulu siklonlar veya elektrostatik filtreler olailirler. Havanın temizlenme derecesine göre filtreler kaa ya da ince diye iki grua ayrılırlar.

15 Pnömatik Transport Sistemlerinin Hesap Esasları Dökme malzeme taşıyan ir pnömatik transport sistemi saate ton olarak istenen Q kapasitesine, uzunluğa ve orunun yörünge diyagramına ağlı olarak tasarlanır. Tasarımda, taşınan yükün fiziksel ve mekanik özellikleri de önemli ir rol oynar. Çeşitli malzemelerin pnömatik taşınmaya yatkınlığı deneyle elirlenir. Bir pnömatik transport sisteminin hesaında elirlenmesi gereken en önemli parametreler tüketimi V [m 3 /s], asıncı P [kg/cm ] ve taşıma orusunun iç çapı d [m] dir. Pnömatik taşıma sürecini niteleyen ikinci derece parametreler de ayrıca elirlenmelidir. Bunlar arasında indirgenmiş taşıma uzunluğu L ind [m], karışımın µ ağırlık konsantrasyonu, malzeme parçacıklarının v k kaldırma hızı [m/s], oru içindeki akımının hızı v [m/s] vardır. Hesaplar genellikle işletme ve test irimlerindeki deneylerden elde edilen verilere dayanır. İndirgenmiş taşıma uzunluğu, taşıma orusunun geometrik uzunluğu ile eşdeğer uzunluklarının toplamı olarak elde edilir. Bir yerel direncin eşdeğer oyu, içinde malzeme sürükleyen ir akımından dolayı u dirence eşit ir asınç kayı meydana gelen yatay ve düz ir oru parçasının oyudur. Bu ir dirsek veya yol değiştirme vanası olailir. Bu eşdeğer oy, taşınan malzemenin özelliklerine ve u yerel dirençleri doğuran düzeneklerin oyutlarına ve unlar arasındaki ilişkilere ağlı olup; kesin ir hesaı yapılamamaktadır. Pratik ir Şekilde anlaşılması için; u dirençlerin, deneysel verilerine dayanan yaklaşık değerleri aşağıda verilmiştir. Sonuç olarak, eşdeğer uzunluk: l yat + ldüş + leşş d + L ind = leşş. v ile ifade edilir. Burada,. (1.1) Σ l yat : yatay ölümlerin uzunluklarının toplamı Σ l düş : düşey ölümlerin uzunluklarının toplamı Σ l eşd.d : dirseklerin toplam eşdeğer uzunluğu Σ l eşd.v : vanaların toplam eşdeğer uzunluğu 90 o lik dirseklerden doğan uzunluk değerleri Talo 1.3 ten alınailir. Talo 1.3 te R o dirseklerin eğrilik yarıçapı ve ıise transport orusunun iç çapıdır. Talo 1.3 Dirsekler için eşdeğer uzunluklar R o / d oranına göre l eşd.d değeri [m] Malzeme Pudra Homojen taneli Küçük parçalı düzgünsüz İri parçalı düzgünsüz Düşük değerler, aşındırıcı olmayan ve düşük götürme hızlarındaki malzemeler için alınır.

16 16 Genellikle kullanılan iki yollu yol değiştirme vanaları için eşdeğer uzunluk, pudra malzemeler için l eşd.v = 8 [m] alınailir. Pudra malzemeden farklı malzeme taşındığında, yol değiştirme vanası kesiti transport orusuna eşdeğer içimde olmalıdır. Bu Şekilde yüksek yerel dirençler önlenmiş olur. Ancak taşıma akımının hızı v yeterli derecede yüksek olduğu zaman, malzeme oru oyunca kararlı ir Şekilde hareket eder. Diğer taraftan, aşırı ve gereksiz güç tüketimini önlemek için, hızı izin verileilir ir minimum (kritik) hızdan çok fazla da yüksek olmamalıdır. Fakat, işletme koşullarındaki hafif değişimler oruyu tıkayarak dar oğazlar meydana getireceğinden, u minimum hız da elli ir sınırın altına düşmemelidir. Kaldırılarak akımı ile taşınacak yük parçacıklarının özelliği; elli ölçüde v k kaldırma hızı, yani parçacığın ağırlığını dengelemeye yeterli kaldırma kuvvetini yaratan akımı hızı tarafından elirlenir. Taşıma sı akımının hızı elli ölçüde, kaldırma hızına ağlıdır. Separatörlerin ve santrifüj toz toplayıcıların tasarım parametreleri hesaplanırken, u kaldırma hızı dikkate alınmalıdır. Yük oyutları ve özgül ağırlığı üyüdükçe kaldırma hızı üyür, yoğunluğu ise küçülür: v k γ ya = K [m/s] (1.) γ Burada γ y Yük parçacıklarının özgül ağırlığı [t/m 3 ] γ Havanın özgül ağırlığı [kg/m 3 ] a Yük parçacıklarının oyutu [m] K Yük parçacığının içimine, oyutlarına ve yüzey koşullarına ağlı katsayı K katsayısı, küre içimindeki parçacıklar için geniş sınırlar içinde değişir, K = dir. Küçük parçacık çapı için K katsayısının küçük değerleri alınır. Burada verilen K katsayısının değerleri [m] arasındaki parçacık oyutlarına karşıdır ve çapı a = [m] olan küre içimindeki parçacıklar için K = 170 alınır. Havanın atmosfer asıncındaki özgül ağırlığı γ = 1. [kg/m 3 ] dir. Düşey oru ölümlerindeki ek sütununun asıncı hesaplanırken γ değerinin, asınçlı sistemlerde γ dan üyük ve emmeli sistemlerde ise γ dan küçük olduğu dikkate alınmalıdır. İlk hesaplar için, yüksek asınçlı sistemlerde γ = 1.6 [kg/m 3 ], emmeli sistemlerde ise γ = [kg/m 3 ] arasında alınır. Bütün oru oyunca hızı sait kalmaz, nın asıncı ile ters orantılı olarak değişir ve u nedenle de özgül ağırlık da değişir. Hem asınçlı hem de emmeli sistemlerde akımı ve içerisindeki asılı malzeme, giriş noktasından oşaltma noktasına doğru ilerledikçe asınç düşer ve una karşın hız yükselir. Bir akımının taşıma kapasitesi yaklaşık olarak yoğunluğu ve hızının karesi ile doğru orantılı olduğundan, akımın taşıma kapasitesi orunun ilk ölümünde diğer ölümlerine göre daha düşüktür. Diğer ütün koşullar eşdeğerken; nın taşıma kapasitesindeki fark indirgenmiş taşıma uzunluğu L ind üyüdükçe artar.

17 17 Atmosfere yakın asınçtaki ir oru ölümünde, yani ir asınçlı donanımların oşaltma ya da ir emmeli sistemin emme ağzında, γ = sait 1 [kg/m 3 ] iken, gerekli hızı: v = α γ + B L [m/s] (1.3) y ind dır. Burada α Yük parçacıklarına ağlı ve onların oyutlarıyla artan katsayı (Talo 1.4) γ y yük parçacıklarının özgül ağırlığı [t/m 3 ] B B = ( 5) 10-5 değerine eşit ir katsayı. Kuru pudra malzemelerde düşük değerler alınır. İndirgenmiş taşıma uzunluğu L ind Talo 1.4 Yük parçacıklarının oyutlarına göre α katsayısının değerleri Malzeme Max. parçacık ölçüsü a α Pudra mikron Homojen taneli 1 10 mm 17 0 Küçük parçalı, homojen 10 0 mm 17 Orta parçalı, homojen mm 5 Emmeli donanımlarda, transport orusunun oyu 100 [m] yi nadiren geçtiğinden; B L ind ihmal edilir. Hava ve malzeme karışımının ağırlık yığılması (konsantrasyonu) µ, donanımın ağırlıkça kapasitesinin, malzemeyi götürmek için gerekli miktarına oranıdır ve Q µ = [kg malzeme / kg ] (1.4) 3.6γ V olarak hesaplanailir. Burada Q Donanımın kapasitesi [t/s] γ Havanın özgül ağırlığı [kg/m 3 ] V Hava tüketimi [m 3 /s] Mevcut donanımların çoğunluğunda, karışımın yığılması µ; transport orusunun d çapına, P asıncına ve indirgenmiş taşıma oyuna L ind ağlıdır. Her donanım tipi ir özgül asıncında çalıştığından, yüksek asınçlı ir transport düzeninde P =.5 5 [kg/cm ], orta asınçlı da P = [kg/cm ]; emmeli ir taşıma düzeninde P = [kg/cm ] alınır. Sonuç olarak, hesaplanan donanımın türüne karşılık olarak verilmiş ir asınçta karışımın µ ağırlık yığılması, eşdeğer taşıma uzunluğuna L ind göre elirtilmelidir. Basınçlı ve emmeli sistemler için µ ile L ind arasındaki ilişkiyi gösteren grafikler Şekil 1.9 ve Şekil 1.10 da verilmiştir.

18 18 Şekil 1.9 Karışımın ağırlık yığılmasının indirgenmiş taşıma uzunluğuna ağımlılığı Şekil 1.9 da 1- kuru ve serest akışlı, özgül ağırlığı yüksek malzemeler γ y =.5 3. [t/m 3 ]; - düşük özgül ağırlıklı γ y = [t/m 3 ], ancak yüksek nem miktarı ve çok aşındırıcı malzemeler içindir. Şekil 1.10 Karışımın ağırlık yığılmasının indirgenmiş taşıma uzunluğuna ağımlılığı (tahıl için) Gerekli tüketimi V Q π d = = v [m 3 /s] (1.5) 3.6γ µ 4 olarak hesaplanır. Bu durumda, orunun iç çapı: d 4V = [m] (1.6) π v olarak ulunur. Transport orusunun d teorik çapı elirlendikten sonra, una en yakın standart oru çapı alınır. Seçilen orunun et kalınlığı, taşınan malzemenin aşındırıcılığına ağlıdır. Taşınacak malzemenin aşındırıcılığı arttıkça, orunun et kalınlığı da fazla alınır.

19 19 Boruda gerekli asıncının elirlenmesi için sıkıştırılmış ir ortamın (), ir oru içindeki hareketinin teorik ve deneysel incelemeleri aşağıdaki denklemleri sağlamıştır: Basınçlı transport düzenleri için: P g Lind v λ = Pç 1+ [ata] (1.7) d dir. Emmeli transport düzenleri için ise P ç Lind v λ = Pg 1 [ata] (1.8) d dir. Burada P g ve P ç, indirgenmiş uzunluğun L ind transport orusunun sırasıyla giriş ve çıkış noktalarındaki mutlak asınçları ; λ temiz nın harekete karşı direnç katsayısı, d orunun iç çapı [m] dır. Hava ve malzeme karışımının hareketinde λ ir çok etkene, özellikle de µ ağırlık yığılmasına ağlı olup, λ = µ β şeklinde ifade edilmektedir. Burada β değeri µ Lind v s = d (1.9) değerine ağlıdır. Basınçlı transport düzenleri için u değerlerin karşılıklı ağımlılıkları işletme ve test verilerinden elde edilir ve una ilişkin eğri Şekil 1.13 de gösterilmiştir. Emmeli transport düzenlerinde β = 1,5x10-7 sait değeri kullanılır. Eğer malzeme ir Şekil 1.13 β katsayısının s değerine ağımlılığı H = ld yüksekliğine kaldırılacaksa, yalnız sürtünme kayıpları değil fakat malzeme sütununun oru kesitine indirgenmiş irim ağırlığı da hesaa katılmalıdır.

20 0 P kes H µ γ = [kg/cm ] (1.10) 1000 Burada γ verilen düşey ölüm için ortalama nın özgül ağırlığıdır. Basınçlı transport düzeneklerinde P ç 1 [ata] ve emmeli transport düzenlerinde P g 1 [ata] olduğundan sonuçta asınçlı transport düzenleri için: L v 1 βµ P [ata] (1.1) ind P g = + ± d kes ve emmeli götürme düzenleri için: L v 1 βµ P [ata] (1.13) ind P ç = ± d kes yazılailir. Basınçlı transport düzenleri için, yukarı doğru hareket için P kes in önündeki işaret (+), aşağıya doğru hareket için ( ) alınır. Emmeli transport düzenlerinde ise u durumun tersi uygulanır. Körük için gerekli güç: LkV0 N k = [kw] (1.14) 60 10η Şekilde hesaplanailir. Burada L k körüğün izotermik sıkıştırma sırasında emilen 1 [m 3 ] aşına yaptığı teorik iş olup, P k körükteki asınç alındığında L k = 3030 P0 log( Pk / P0 ) [kgm/m 3 ] (1.15) olarak yazılır. Körükteki asınç ise P = P α + P [ata] (1.16) k w kayıa dır. Burada P w α çalışma asıncı [ata]. Basınçlı sistemlerde giriş noktasındaki asıncı ve emmeli sistemlerde orunun son noktasındaki asınç. Emmeli donanımlarda P w = P o P ç Girişteki kayıplar için katsayı ( ). Bu katsayının değeri enjektörlerin yapısına ağlıdır. P kayıp Ana esleme orusundaki asınç kayıpları. Kompresörler için P kayıp 0,3 [kg/cm ] alınailir. Atmosferik asınç, yaklaşık olarak 1 [ata] alınır. P o (1.14) denklemindeki toplam kompresör verimi η, arasında değişir. 1 [m 3 ] nın sıkıştırılması için gerekli L k işi, P k nın katsayısı olarak (1.16) denklemine veya Talo 1.5 e göre seçilir.

21 1 Talo 1.5 P k ya ağlı olarak L k değerleri P k [ata] L k [kgm/m 3 ] P k [ata] L k [kgm/m 3 ] Pnömatik Transport Sistemleri Örnek Hesaı Basınçlı Pnömatik Transport Sistemi Basınçlı pnömatik transport sistemi, depodan ir eton santraline çimento taşımak üzere tasarlanmaktadır. Donanımın şeması Şekil 1.15 te görülmektedir. Donanımın kapasitesi Q = 50 [t/saat] ve yükün özgül ağırlığı γ y = 3, [t/m 3 ] tür. Şekil 1.15 Pnömatik çimento iriminin hesap şeması İndirgenmiş taşıma uzunluğu (1.1) denkleminden l eşd.d = 5 m alınarak (Talo 1.3 e göre R / 4 4 için) hesaplanırsa 0 d = L = = 50 m ind ulunur. Transport sının hızı ise denklem (1.3) kullanılarak, 5 v = = 3.5 m/s olarak hesaplanır. Karışımın ağırlık yığılması; yüksek asınçlı düzeneklerde, sürtünme katsayısını indirgenmiş taşıma uzunluğunun fonksiyonu olarak veren Şekil 1.9 dan µ = 35 olarak alınarak, gerekli tüketimi, (1.5) denkleminden

22 Q 50 V = = = 0.33 m 3 /s 3.6γ µ değeri ulunur. Burada γ değeri, (1.) denklemi için verilen açıklamalara uygun olarak seçilmiştir. (1.6) denklemine göre, transport orusunun iç çapı, 4V d = = m v 3.5π π olarak hesaplanır. Hesaplanmış olan u çapa en yakın ölçülerdeki, üst standarttan çekme çelik oru çapı alınacağından; 146 mm dış çapında ve 5 mm et kalınlığındaki (d = 136 mm) oru seçilir. Transport orusunun girişinde gerekli mutlak asıncı için öncelikle (1.10) denkleminden, µ Lind v s = d = değeri ulunur. Bu değere karşılık olarak Şekil 1.13 yardımıyla β =.5 10 değeri ulunur. (1.1) ve (1.13) denklemlerinden, 7 βµ L ind v Hγ µ P g = = ata d (veya,5 atü) ulunur. γ =1. 8 değeri, (1.) denklemi için verilen açıklamalara uygun olarak ve orunun düşey ölümünün geometrisi ve içiminden ağımsız olarak seçilmiştir. Kompresörün ana esleme orusunda gerekli asıncı (1.16) denkleminden, P = = 4.3 ata k ulunur. Gerekli kompresör kapasitesi ise (1.5) denkleminden π V o = V α = m 3 /dak 4 olarak elirlenir. Buradaki α sistemdeki kaçakları göz önüne alan katsayı olup α = 1.1 değeri alınmıştır. Gerekli motor gücü (1.14) denklemi kullanılarak 3 LkV N k = = = 98 kw 60 10η

23 3 hesaplanır. Ayrıca, kompresörün emilen her [m 3 ] aşına yaptığı teorik iş, (1.15) denklemi yardımıyla 3 L k = log(4.3 /1) = kg/m 3 olarak hesaplanır. Emmeli Pnömatik Transport Sistemi Emmeli transport donanımı, deniz taşıtlarını oşaltmak için tasarlanmaktadır. Boşaltılması istenen yükün özgül ağırlığı γ y =1. 4 t/m 3 olan uğday olup, istenen kapasite Q = 5 t/saat tir. Donanımın şeması Şekil 1.a da verilmiştir. Malzeme H = l dü = 15 metreye yükseltilecektir ve yatay taşıma mesafesi l yat = 10 metredir. İndirgenmiş taşıma uzunluğu (1.1) denkleminden, Talo 1.3 den R0 / d = 6 için, leşd.d = 10 m değeri alınarak ve ayrıca üküleilir dirseklerin hesaplanmış sayısı ise.5 kaul edilerek L = = 50 m ind olarak hesaplanır. Transport sının hızı ise denklem (1.3) kullanılarak, v = = m/s hesaplanır. Karışımın ağırlık yığılması, sürtünme katsayısını indirgenmiş taşıma uzunluğunun fonksiyonu veren Şekil 1.10 dan µ = 15 değeri alınır. Bu durumda gerekli tüketimi, (1.5) denklemi ile, Q 5 V = = = m 3 /s 36 µ γ olarak hesaplanır. γ = 1 değeri, (1.) denklemi için verilen açıklamalara uygun olarak seçilmiştir. Transport orusunun iç çapı (1.6) denklemine göre elirlenir, 4V d = = 0.14 m v π π dir. Hesaplanmış olan u çapa en yakın ölçülerdeki, üst standarttan çekme çelik oru çapı alınacağından; 15 mm dış çapında ve 6 mm et kalınlığındaki (d = 140 mm) oru seçilir. Transport orusunun çıkış noktasındaki gerekli mutlak asıncı için öncelikle (1.10) denkleminden, µ Lind v s = d =

24 4 7 hesaplanır. Bu değere karşılık olarak Şekil 1.13 yardımıyla β = değeri ulunur. (1.13) ve (1.13) denklemlerinden, γ = 0.95 değeri, (1.) denklemi için verilen açıklamalara uygun olarak seçilerek, emmeli transport düzenleri için asınç 7 β µ L ind v Hγ µ P ç = 1 = 1 = ata d olarak hesaplanır. P o = 1 [kg/cm ] lik atmosfer asıncında gerekli vakum ise P P P = kg/cm w = 0 ç = dir. Körük ana esleme orusundaki gerekli vakum (1.16) denkleminden ve tahıl yükleyici için α = aralığında, P kayıp = 0,0 [kg/cm ] seçilerek P = = 0.8 ata k değeri hesaplanır. Gerekli körük kapasitesi (1.5) denkleminden, α =1. 1 alınarak 0.14 V = π o m 3 /dak 4 olarak elirlenir. Gerekli motor gücü (1.14) denklemi kullanılarak ve L k = 5000 [kgm/m 3 ] alınarak, 3 Lk V N k = = = 33 kw η hesaplanır.