VDI 2329-2015 Pneumatic conveying plants - Fundamentals plants components.pdf

1、ICS 53.040.30 VDI-RICHTLINIENJuli 2015 July 2015 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Pneumatische Frderanlagen Grundlagen, Anlagen, Baugruppen Pneumatic conveying plants Fundamentals, plants, components VDI 2329 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindli

2、ch. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 4: Schttgut-Frdertechnik Vervielfltigunga

3、uchfrinnerbetriebliche Zwecke nicht gestattet /Reproductionevenforinternalusenot permittedFrhere Ausgaben:01.72;08.12 Entwurf,deutschFormereditions:01/72;08/12 Draft,in German only Zu beziehen durch / Available atBeuth Verlag GmbH,10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / Allrightsreserved (a) Verein D

4、eutscherIngenieuree.V., Dsseldorf2015 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Begriffe 3 3 Formelzeichen . 3 4 Pneumatische Frderung . 4 4.1 Frderprinzip 4 4.2 Theoretische Grundlagen . 6 4.3 Einfluss des Frderguts 7 4.4 Frderverhalten 12 4.5 Auswahl geei

5、gneter Frderverfahren in Abhngigkeit von Frdergut und Anlagendaten . 19 5 Aufbau und Hauptbauteile einer pneumatischen Frderanlage 20 5.1 Grundstzlicher Aufbau . 20 5.2 Einschleusorgane fr die pneumatische Frderung 24 6 Sicherheitsbestimmungen . 31 6.1 Vorschriften und Regelwerke fr Planung und Hers

6、tellung von pneumatischen Frderanlagen 31 6.2 Vorschriften und Regelwerke fr den Betrieb von pneumatischen Frderanlagen 31 6.3 Besondere Vorschriften und Richtlinien 32 7 Normen, Richtlinien und Empfehlungen . 32 Schrifttum 34 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 2 2 Terms and definitions 3

7、 3 Symbols . 3 4 Pneumatic conveying . 4 4.1 Conveying principle. 4 4.2 Theoretical fundamentals . 6 4.3 Influence of the material to be conveyed 7 4.4 Conveying behaviour . 12 4.5 Selecting suitable conveying methods based on the material to be conveyed and system data 19 5 Design and main componen

8、ts of a pneumatic conveying system 20 5.1 Basic design . 20 5.2 Insertion mechanisms for pneumatic conveying. 24 6 Safety regulations . 31 6.1 Rules and regulations regarding the design and manufacture of pneumatic conveying systems . 31 6.2 Rules and regulations regarding the operation of pneumatic

9、 conveying systems 31 6.3 Special provisions and standards 32 7 Standards, guidelines and recommendations . 32 Bibliography 34 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08 2 VDI 2329 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Vorbemerkung Der Inh

10、alt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser Richt

11、linie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard h

12、as been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.

13、 The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung In der Industrie fllt der Frdertechnik die A

14、ufgabe zu, Frdergut an die Stellen zu bewegen, an denen es im Lager oder in der Produktion gebraucht wird. Whrend Gase und Flssigkeiten meistens durch Druckaufbau in Pumpen oder Verdichtern gefr-dert werden, knnen Feststoffe (als Schtt- oder Stckgut) entweder mechanisch mit entsprechen-den Frdermitt

15、eln oder aber als Suspension, das heit verteilt in Flssigkeiten (hydraulische Frde-rung) oder Gasen (pneumatische Frderung), transportiert werden. Unter pneumatischer Frderung wird allgemein der Transport von Feststoffen mithilfe strmender Ga-se meistens Luft verstanden, der wie bei der Einphasenstr

16、mung durch rohrfrmige Frderlei-tungen erfolgt, in Sonderfllen auch durch pneuma-tische Rinnen. Als Frdergter kommen vorwie-gend krnige und pulverfrmige, frei flieende Feststoffe in Betracht. Mit speziellen Methoden (z. B. Pfropfenfrderung) lassen sich auch kohsive oder grobkrnige Frdergter frdern. D

17、ie letzte berarbeitung der Richtlinie erfolgte im Jahr 1972. Um den in der Zwischenzeit erreichten Stand der Technik zu dokumentieren, wurde die Richtlinie wesentlich erweitert und auf den aktuel-len Stand gebracht. In der Richtlinie werden wichtige verfahrenstech-nische Parameter und Apparate der p

18、neumatischen Frdertechnik vorgestellt. Ein berblick ber die konstruktive Ausfhrung pneumatischer Frderan-lagen und deren Baugruppen ergnzt den verfah-renstechnischen Teil. Introduction The conveying technology has the task of moving the material to storage or production locations where it is needed.

19、 While gasses and liquids are usually conveyed by an artificial pressure differ-ence, solids (as bulk material or general cargo) can be transported either mechanically with appropriate conveyors or as a suspension that is distributed in liquids (hydraulic conveying) or gasses (pneumatic conveying).

20、Pneumatic conveying is generally understood as the transport of solids by using flowing gasses usually air. As with single-phase flows, material is conveyed in pipe-shaped conveying lines, in special cases also in gravity conveyers (air slides). Suitable materials to be conveyed are mainly gran-ular

21、 and powdery solids that flow freely. Cohesive or coarse solids can also be conveyed by using special methods (such as plug flow). The standard was last revised in 1972. It was sig-nificantly expanded and updated in order to docu-ment the actual state of the art. The standard introduces important pr

22、ocedural pa-rameters and machines for pneumatic conveying technology. An overview of the structural design of pneumatic conveying systems and their compo-nents supplements the process section. 1 Anwendungsbereich Die Richtlinie soll sowohl den Betreibern als auch den Kufern von pneumatischen Frderan

23、lagen einen berblick verschaffen und bei der Entschei-1 Scope The standard provides an overview for operators and buyers of pneumatic conveying systems, and offers decision support. The manufacturer will find B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Ver

24、ein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 2329 3 dungsfindung helfen. Der Hersteller soll eine kurze Zusammenfassung des technischen Stands finden, der ihm Weiterentwicklungen auf einem gesicher-ten Fundament ermglicht. Zusammen mit der Richtlinie VDI 3671, die klare Vorgaben fr das Vertrags

25、werk zwischen Herstel-ler und Kunde fordert, ergibt sich Handlungssi-cherheit im Umgang mit der Technik pneumati-scher Frderanlagen. a short summary of the technical state of the art, which allows for development based on a secure foundation. Together with standard VDI 3671, which requires clear spe

26、cifications for contracts between manufac-turers and customers, the present standard provides security of operation when handling pneumatic conveying systems technology. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: Druckverlust Differenz zwischen Frder- und Systemdruc

27、k (Frderdruckverlust). Frderdruck berdruck am Anfang der Frderleitung. Systemdruck berdruck am Ende der Frderleitung. 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the following terms and definitions apply: Loss of pressure Difference between conveying and system pressure (loss of conve

28、ying pressure). Conveying pressure Excess pressure at the start of the conveying line. System pressure Excess pressure at the end of the conveying line. 3 Formelzeichen Die Formelzeichen und Einheiten orientieren sich an gngigen Masystemen. Die sinnbildlichen Darstellungen sind abgestimmt auf VDI 36

29、71 bzw. auf DIN 2481 und DIN 6654. Die Bezeichnungen fr die Frdergutdaten etc. wurden abgestimmt auf DIN ISO 3435. In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bezeichnung Einheit c axiale Geschwindigkeit eines Frdergutpartikels (Frdergutge-schwind

30、igkeit) m/s d Rohrdurchmesser m dsDurchmesser eines Frdergut-partikels m ds50mittlerer Durchmesser eines Frdergutkollektivs m FMMagnuskraft N FTQuerkraftkomponente infolge Turbulenz (Querkraft) N GsGewichtskraft eines Frdergut-partikels kg g Fallbeschleunigung m/s2l Rohrlnge m p Druck N/m2p Druckver

31、lust in der FrderleitungN/m2pRReibungsdruckverlust N/m23 Symbols The symbols and units follow common measure-ment systems. The symbolic representations are coordinated with those in VDI 3671, as well as DIN 2481 and DIN 6654. The naming of the data about the material to be conveyed, etc. is coordi-n

32、ated with DIN ISO 3435. The following symbols are used throughout this standard: Symbol Designation Unit c axial velocity of a transported particle (velocity of material to be conveyed) m/s d pipe diameter m dsdiameter of a transported particlem ds50median diameter of material to be conveyed m FMMag

33、nus force N FTshear force component due to turbulence (shear force) N Gsmass of a transported particlekg g gravity acceleration m/s2l pipe length m p pressure N/m2p loss of pressure in the conveying line N/m2pRloss of pressure due to friction N/m2B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD

34、- Stand 2015-08 4 VDI 2329 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 Formel-zeichen Bezeichnung Einheit QfFrdergas-Massenstrom (f = fluidius) kg/s QsFrdergut-Massenstrom (s = solidus) kg/s v Geschwindigkeit m/s vEGasendgeschwindigkeit m/s vfaxiale Geschwindigkeit des F

35、r-dergases (Gasgeschwindigkeit) m/s vlLockerungsgeschwindigkeit m/s W Strmungswiderstand eines Frdergutpartikels N w Sinkgeschwindigkeit eines Frdergutpartikels m/s Mischungsverhltnis, Beladung kg/kg grenzGrenzbeladung kg/kg f Dichte des Frdergases (Gasdichte) kg/m3sDichte des Frderguts (Feststoff-d

36、ichte) kg/m3Symbol Designation Unit Qfmass flow of conveying gas (f = fluid) kg/s Qsmass flow of material to be con-veyed (s = solid) kg/s v velocity m/s vEterminal gas velocity m/s vfaxial velocity of the conveying gas (gas velocity) m/s vlminimum fluidisation velocity m/s W flow resistance of a tr

37、ansported particle N w terminal velocity of a transported particle m/s mixing ratio, load kg/kg grenzload limit kg/kg f density of the conveying gas (gas density) kg/m3sdensity of the material to be conveyed (density of solids) kg/m34 Pneumatische Frderung 4 Pneumatic conveying 4.1 Frderprinzip Leit

38、et man ein Gas (bei pneumatischen Frderan-lagen meistens Luft als Frdergas) von unten durch ein Haufwerk von Schttgut (Bild 1), das seitlich durch Wnde begrenzt ist, wird das Gas anfnglich durch die Hohlrume der Schttung strmen, ohne dass sich die Partikel bewegen. Das Gas wird dabei abgebremst und

39、verliert an dynamischem Druck. Der Druckverlust des Gases steigt im laminaren Bereich proportional, im turbulenten Bereich qua-dratisch mit der axialen Geschwindigkeit des Fr-dergases (Gasgeschwindigkeit) vf. Erhht man den Massenstrom des Frdergases Qfund damit die Geschwindigkeit vf, wird das Schtt

40、gut mit steigen-der Gasgeschwindigkeit zunchst aufgelockert (flui-disiert) und dehnt sich dabei aus, sodass sich die Partikel nicht mehr dauernd berhren. Ab der Lo-ckerungsgeschwindigkeit vl bleibt der Druckverlust ber der Schttung zunchst konstant. Bei weiter steigender Gasgeschwindigkeit erhlt man

41、 eine Wirbelschicht, die sich weiter ausdehnt und aus der das Frdergut bei berschreitung der Sinkge-schwindigkeit w der Einzelpartikel ausgetragen wird. Man spricht in diesem Fall vom pneumati-schen Transport der Partikel. Liegen Wirbelschich-ten mit breiter Partikelgrenverteilung vor, so wer-den zu

42、erst die kleinen, bei hheren Gasgeschwin-digkeiten auch die greren Partikel ausgetragen bzw. abtransportiert. 4.1 Conveying principle If a gas (in pneumatic conveying systems air is usually the conveying gas) is conducted from be-low through a pile of bulk material (Figure 1), which is bounded by si

43、de walls, the gas will at first stream through the hollows among the bulk parti-cles, without the particles moving. In the process the gas is slowed down and loses its dynamic pressure. The loss of gas pressure increases proportionally in the laminar section and quadratically in the turbulent sectio

44、n with the increase in axial velocity of the conveying gas (gas velocity) vf. If the flow rate of the conveying gas Qf, and therefore the velocity vf, is increased, the increased gas velocity first causes the bed to loosen (fluidise) and to expand in the process, so that the particles are no longer

45、in con-stant contact with each other. Starting at the mini-mum fluidisation velocity vl, the loss of pressure initially remains constant across the bed. If the gas velocity continues to increase, a fluidised bed is formed, which continues to expand and from which the material to be conveyed is disch

46、arged once the terminal velocity w of individual particles is exceed-ed. This is called the pneumatic transport of parti-cles. If there are fluidised beds with a wide variety of particle sizes, first the smaller, at higher gas ve-locities also the larger particles, are discharged or conveyed. B55EB1

47、B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCBB7EF86D9NormCD - Stand 2015-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2015 VDI 2329 5 Bild 1. bergang von der Fluidisierung zur pneu-matischen Frderung (nach 1) a ruhende Schicht b stationre Wirbelschicht mit kleiner Schichtaus-dehnung c statio

48、nre Wirbelschicht mit groer Schichtaus-dehnung d zirkulierende Wirbelschicht mit pneumatischem Partikelaustrag e pneumatischer Transport f Druckverlauf Figure 1. Transition from fluidisation to pneumatic conveying (as per 1) a static layer b stationary fluidised bed with small layer expan-sion c sta

49、tionary fluidised bed with large layer expansiond circulating fluidised bed with pneumatic particle discharge e pneumatic transport f pressure pattern Zusammenfassend ist festzustellen: Das Prinzip der pneumatischen Frderung ist dadurch gekennzeichnet, dass das in die Gasstr-mung eingeschleuste Frdergut infolge seines Str-mungswiderstands W vom Gas erfasst, beschleunigt und durch die Rohrleitung tran