محاسبات انتخاب فن انتقال (ترنسپورت) الیاف در شوت فید حلاجی و مقدمات ریسندگی
قاسم حیدری، فوق لیسانس تکنولوژی نساجی، دانشگاه امیرکبیر
در یک کارخانه ریسندگی الیاف بلند پلی استر الیاف پلی استر از سیلوی مواد اولیه، توسط عدل بازکن و حلاجی (ماشین ولف) توسط یک سیستم شوت فید به داخل اتاقک های انبار الیاف هدایت می شود. از این طریق آماده سازی الیاف توسط آب و مواد (آنتی استاتیک و نرم کن و روغن) و عملیات مخلوط کردن الیاف صورت میپذیرد. سپس الیاف داخل اتاقک سیلو، توسط یک سیستم شوت فید دیگر به پشت کاردینگ هدایت می شود. الیاف هیچگاه داخل کانال شوت فید اول گیر نمی کنند اما در داخل کانال شوت فید دوم همیشه گرفتگی الیاف اتفاق می افتد. تلاش ها و آزمون های مختلفی جهت برطرف شدن گیر کردن الیاف داخل کانال صورت گرفته است که میتوان به، افزایش قدرت موتور فن شوت فید، افزایش سرعت فن به همراه افزایش نسبت قطر فولی فن به موتور، کاهش و افزایش قطر کانال انتقال و برطرف کردن هرگونه سوراخ و درز در مسیر کانال، و تعویض کل کانال از گالوانیزه به پلیکا اشاره کرد. اما اقدامات انجام شده نتیجه مورد نظر را رقم نزده و بدین ترتیب عملیاتی بودن فن به کار رفته مورد توجه قرار گرفت و بررسی و انجام محاسبات مربوط به انتقال الیاف صورت پذیرفت تا بلکه مشکل از این طریق مرتفع گردد. با ذکر این مقدمه، محاسبات انتخاب فن شوت فید ترنسپورت الیاف توضیح داده خواهد شد.
انواع فن ها دارای پروانه های با طراحی متفاوت هستند که از آن ها میتوان به پروانه های شعاعی کف پوشیده، متمایل به عقب، باز، پدالی، با انحنای رو به جلو (قفس سنجابی) و… اشاره کرد. فن های ترنسپورت یا شوت فید می توانند در دو نوع رادیال (شعاعی) و یا بکوارد،کوپله مستقیم یا فولی تسمه تا هوادهی ۲۴۰هزار مترمکعب در ساعت و فشار ۱۱و نیم هزار پاسکال طراحی کردند و جهت مکش و جمع آوری و انتقال الیاف نساجی، ضایعات نجاری، براده آهن، مواد غذایی و خوراک دام در میکسرها مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، یاتاقان های پروانه فن هم در طراحی مورد توجه قرار می گیرند.
فن های صنعتی شامل آکسیال-فن و سانتریفیوژ-فن بوده که فن های خود در انواع بکوارد، فوروارد و رادیال وجود دارند. از فن سانتریفیوژ رادیال با پره های شعاعی بدون انحنا و بدون قیف روی پره ها، جهت جریان هوا همراه با ذرات درشت (انتقال مواد) استفاده می شود. افت فشار کم (حداکثر ۵۰۰ م.م. جیوه) و انتخاب بدون محدودیت دور پروانه از ویژگی های این نوع فن به شمار می آید.
فن های سانتریفیوژ رادیال در ابعاد مختلف ساخته می شوند. ابعاد کوچکترین پروانه ها با ضخامت پروانه ۱۵ و قطر پروانه ۷۵ سانتیمتر و ابعاد بزرگترین پروانه ها تا ضخامت ۱۰۰ و قطر پروانه ۴۰۰ سانتیمتر می باشد.
ابعاد فن تاثیر بسزایی در طراحی و انتخاب مناسب ترین گزینه دارد. در فن های سانتریفیوژ رادیال، متناسب با ابعاد فن، توان شوت فید معیین می گردد.
متناسب با نوع، میزان و خصوصیات مواد منتقل شونده، شوت فیدها با ظرفیت های مختلف طراحی و ساخته می شود که جهت انتخاب به صورت جدول یا نمودار ارائه می گردند. در جدول زیر چند مدل فن با ابعاد مختلف توسط یک شرکت سازنده فن ساخته شده و خروجی و مشخصات آن ها مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته و جریان و فشار در سرعت و ضخامت و قطر مختلف ارائه شده است. امکان انجام آزمایش عملکرد و خروجی های فن، برای تمامی اندازه های فن های مذکور، در تمامی سرعت هایی که ممکن است آن فن ها بکار گرفته شود و تمامی حالت های تراکم هوا در ورودی وجود ندارد. با بکارگیری قوانین فن، پیشبینی عملکرد یک فن با دقت مناسب در سایر تراکم ها و سرعت های غیر از شرایط اصلی آزمایش شده، میسر می شود. بررسی های ارائه شده جهت انتخاب فن، مستلزم فراگیری اصطلاحات و فرمول ها و روابطی می باشد که در ادامه بیان می شود.
- قانون اصلی فن ها
- جدول خصوصیات دینامیکی مواد منتقل شونده
- جدول افت مکش در کانال
- معادل طولی افت فشار زانویی و انشعاب
- طراحی انشعابات کانال
- طراحی ورودی کانال
– قدرت اسب بخار هوای فن: کار انجام شده توسط فن. حاصلضرب جریان هوا (فوت مکعب بر دقیقه) در فشار کل (مجموع فشار استاتیک و فشار سرعت) هواست
– توان غیرمفید فن: قدرت اسب بخار جذب شده توسط فن
– (CFM): حجم هوای عبوری در دقیقه
– سرعت جذب هوا: سرعت جذب شده توسط پره های فن جهت چرخش پره
– سرعت انتقال: حداقل سرعت هوا جهت به وجود آمدن جریان هوای انتقال مواد در فن
– تلفات درایو: نیروی از دست رفته بر اثر اصطکاک تسمه و یاتاقان و پولی
– سرعت هوا = حجم جریان هوا*مساحت داکت عبوری هوا
– پوند بر دقیقه هوا: دبی هوا* چگالی هوا
– قدرت اسب بخار ترمز فن: نسبت پوند بر دقیقه هوا و مواد بر پوند بر دقیقه هوا * قدرت اسب بخار فن
محاسبات انتخاب فن:
مواد پفکی نمایش داده شده در جدول، می توانند بصورت پنوماتیکی توسط فن های اگزوزی منتقل شوند. مراحل زیر را دنبال کنید تا بهترین فن مناسب برای عملکردتان را اندازه گیری کنید.
در ادامه به مراحل انتخاب فن با اشاره به یک مثال پرداخته شده است که شامل محاسبه حداقل هوا > اندازه گیری سایز داکت سیستم و فشار استاتیکی مورد نیاز > هدر رفت اصطکاک و انتخاب مدل فن می باشد.
درصورتیکه الیاف از فن عبور نمایند قدرت اسب بخار ایستایی بیشتر می شود.
مثال: فرض کنید که انتقال ۲۴۰۰ پوند پنبه در ۱ساعت ( تن در ساعت) در یک مسیر مستقیم افقی کانال گرد با طول ۲۰۰ فوت(۱۰۰ متر) مورد نظر است و می خواهیم برای این مسیر و با این حجم از انتقال الیاف پنبه، بهترین فن شوت فید را انتخاب کنیم.
نکته ۱: برای هر زانوی ۹۰ درجه در سیستم کانال، ۲۰ فوت (۱۰ متر) از طول داکت مستقیم را به کل طول اضافه کنید.
نکته ۲: برای هر ۱۰فوت داکت عمودی، ۱۰فوت به کل طول داکت اضافه کنید.
تبدیل پوند بر ساعت (کیلوگرم در ساعت) به پوند بر دقیقه (کیلوگرم در دقیقه) کیلوگرم در دقیقه) ۶۰/۲۴۰۰ می شود: ۴۰ پوند بر دقیقه (۱۶.۶ کیلوگرم در دقیقه)
با توجه به جدول (شماره ۲) چگالی پنبه ۳۰ پوند بر فوت مکعب (۴۸۰ کیلوگرم بر متر مکعب) است. نیاز به ۹۴ فوت مکعب در دقیقه هوا برای هر پوند مواد ۳۶.۷ مترمکعب در دقیقه هوا برای هر کیلوگرم مواد و حداقل ۴۵۰۰ فوت بر دقیقه (۱۳۷۰ متر بر دقیقه) سرعت انتقال.
جدول شماره ۲:
حداقل هوای لازم بر حسب فوت مکعب در دقیقه (مترمکعب در دقیقه): ۳۰۰۰=۹۴*۳۰
حداقل هوای لازم در دقیقه جهت ۴۵۰۰ سرعت: ۱۷۶۳۷ =۳۶.۷*۴۸۰
سایز داکت و فشار استاتیک سیستم لازم برای یک لوله با قطر۲۰ سانتیمتر ۸ متر و با سرعت ۱۳۷۰ متر بر دقیقه ۸ اینچ با: ۱۰۴۷
در نتیجه با سایز داکت ۸ اینچ با دبی بیشتر از ۱۰۴۷، سرعت هوا ۱۳۷۰ متر بر دقیقه خواهد بود.
اصطکاک از دست رفته برای یک داکت ۲۰۰ فوتی مستقیم ۸ اینچی برابر با ۳.۵+۲*۶.۰۲ برابر ۱۵.۵۴ اینچ خواهد بود.
محاسبه قدرت اسب بخار ترمز فن: رنج فن ها برای ۱۷۴۵ جریان هوا و ۱۵.۵۴ با کمترین قدرت اسب بخار از روی دفترچه مشخصات فن های ساخته شده توسط ماشین ساز، می توان مدل و ابعاد فن و دور بر دقیقه و قدرت اسب بخار ترمز فن را انخاب نمود.
- انتخاب فن: ۱۰۴۷ حجم هوا و فشار استاتیک کل سیستم
جهت افزایش کارایی فن انتقال مواد، در کنار انتخاب نوع دمنده مناسب با حجم و فشار هوای لازم که مهمترین پارامتر می تواند باشد، حداقل کردن خم ها در کانال و کوتاه کردن مسافت و انتخاب کانال با حداقل افت فشار باید مورد توجه قرار گیرد.
در این مقاله، روش انتخاب فن ترنسپورت توضیح داده شد. تغییراتی که صرفاً به صورت تجربی در جلوگیری از گیر کردن الیاف در کانال انجام می شود درصورتیکه فن به کار گرفته شده مناسب نباشد نتیجه مطلوب را نخواهد داشت. بدین ترتیب از محاسبات تئوری و آزمون و خطاهایی که در مرحله ارا انام می شود، می توان بهترین عملکرد را در شوت فید انتقال الیاف بدست آورد.