Dimensionamento Coclee
Prof. Ing. Cesare Saccani
Prof. Ing. Augusto Bianchini
Dott. Ing. Marco Pellegrini
Ing. Luca Golfera
Department of Industrial Engineering (DIN) - University of Bologna
Viale del Risorgimento 2, 40136, Bologna – Italy
Corso di Impianti Meccanici – Laurea Magistrale
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Dimensionamento coclee
Tipologie di coclee:
1) Convogliatrici
2) Estrattrici/dosatrici
3) Mescolatrici
4) Umidificatrici
5) Sollevatrici (inclinazione superiore a 20°)
6) Coclee specifiche per fanghi
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Dimensionamento coclee
Coclea: Trasportatore continuo costituito da un canale o
da un tubo nel quale il materiale si sposta per l’azione di
un’elica continua o discontinua.
Coclea estrattrice: coclea che estrae materiale da un
dispositivo di raccolta (es silos, tramoggia) e lo trasporta
mantenendo, sotto condizioni controllate di
alimentazione, una portata costante. UNI 10468
Coclea convogliatrice: coclea che trasporta materiale
fornito da un altro dispositivo (es rotovalvola, altra
coclea) UNI 10318
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Dimensionamento coclee
Configurazione tipica di una coclea estrattrice
1 Silo o tramoggia, L tratto di trasporto, L1 tratto di estrazione
Fonte UNI 10468
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Dimensionamento coclee
La potenza motrice è funzione della portata di materiale trasportato
φ: coeff. di riempimento. Con riferimento alla sezione trasversale dell’elica, rapporto fra
l’area della porzione di corona circolare occupato dal materiale e l’area della corona circolare
individuata dai diametri esterno ed interno dell’elica
Per coclee estrattrici 0,9 nella zona di estrazione.
Per coclee convogliatrici 0,15÷0,45 in funzione del materiale.
Iv: portata nominale in volume [m3/h]
Im: portata nominale in massa [t/h]
v: Velocità nominale del materiale in
movimento [m/s]
Ae: Sezione di estrazione della coclea [m2]
De: Diametro esterno dell’elica nella zona di
estrazione [m]
Di: Diametro interno dell’elica nella zona di
estrazione [m]
n: velocità di rotazione della vite [rpm]
Se: passo dell’elica nella zona di
estrazione [m]
𝐼𝑣 = 𝑣 ∗ 𝐴𝑒
𝐴𝑒 = 𝜑 ∗𝜋
4∗ (𝐷𝑒
2 − 𝐷𝑖2) 𝑣 = 𝑆 ∗
𝑛
60
𝐼𝑣 = 𝜑 ∗𝜋
4∗ 𝐷𝑒
2 − 𝐷𝑖2 ∗ 𝑆 ∗ 𝑛 ∗ 60
𝐼𝑚 = 𝜌 ∗ 𝐼𝑣
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Dimensionamento coclee
n: è funzione delle caratteristiche geometriche della coclea e delle proprietà del materiale
Scorrevolezza (flowability) Abrasività
Classificazione dei materiali:
Classe a: materiali scorrevoli e poco abrasivi (e.g. farina, cemento, minerali leggeri)
Classe b: materiali mediamente abrasivi (e.g. cenere e scorie, sabbia)
Classe c: materiali particolari con dimensionamento a parte (e.g. carbone, ghiaietto)
Se il moto è intermittente n si può considerabile variabile nell’intervallo 120 ÷ 300 rpm.
Se il moto è continuo si ricorre ai valori per coclee convogliatrici, vedi grafico
nella pagina seguente.
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Dimensionamento coclee
Fonte UNI 10318
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Dimensionamento coclee
La potenza resistente totale P, in kW, da superare per assicurare il trasporto del materiale
è data da:
Pe: Resistenza dovuta al moto di estrazione (per coclee estrattive) [kW]
Ph: Resistenza dovuto al moto di avanzamento del materiale [kW]
Pn: Resistenza dovuta agli attriti a vuoto [kW]
Pst: Resistenza dovuta al sollevamento del materiale (per coclee inclinate) [kW]
𝑃 = 𝑃𝑒 + 𝑃ℎ + 𝑃𝑛 + 𝑃𝑠𝑡 [𝑘𝑊]
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Dimensionamento coclee
Fonte UNI 10468
: Coeff. di resistenza all’estrazione; empirico, dipendente dal materiale,
rappresenta la resistenza al moto del materiale incoerente in rapporto al suo
peso.
y: Valore empirico, vedi diagramma
Pe: Potenza per l’estrazione del materiale [kW]
Im: portata nominale in massa [t/h]
L1: lunghezza del tratto di estrazione [m]
De: Diametro esterno dell’elica nella zona di
estrazione [m]
Lf: Lunghezza equivalente [m]
𝑃𝑒 =𝐼𝑚 ∗ 𝐿𝑓 ∗ 𝜆
367 𝐿𝑓 = 𝐿1 + 𝐷𝑒 ∗ 𝑦
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Dimensionamento coclee
𝑃ℎ =𝐼𝑚 ∗ 𝐿 ∗ 𝜆
367
𝑃𝑛 =𝐷𝑒∗𝐿1
20 +
𝐷𝑒∗𝐿
20
𝑃𝑠𝑡 =𝐼𝑚 ∗ 𝐻
367
𝑃 =𝐼𝑚 ∗ (𝜆𝐿 + 𝜆𝐿1 + 𝐻)
367+
𝐷𝑒 ∗ 𝐿1
20+
𝐷𝑒 ∗ 𝐿1
20
Ph: Potenza per il trasporto di materiale [kW]
Pn: Potenza per vincere gli attriti a vuoto [kW]
Pst: Potenza per il sollevamento di materiale [kW]
P: Potenza resistente totale [kW]
Im: Portata nominale in massa [t/h]
L: Lunghezza del tratto di trasporto [m]
L1: Lunghezza del tratto di estrazione [m]
De: Diametro esterno dell’elica nel tratto di
estrazione [m]
𝐷𝑒: Diametro esterno dell’elica nel tratto di
trasporto [m]
: Coeff. di resistenza all’avanzamento
H: Altezza di sollevamento del materiale [m]
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Dimensionamento coclee
Fonte UNI 10468
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Dimensionamento coclee
Fonte UNI 10468
