正文 第三節 懸浮式氣力輸送的基本原理(3 / 3)

輸送濃度的選取取決於氣力輸送裝置的類型、輸料管的布置、物料的性質和風機的類型等。

在麵粉廠製粉車間,氣力輸送裝置的輸送濃度一般在4.0kg/kg以下。對於吸糧機等一些輸送原糧的氣力輸送裝置,如果選用羅茨鼓風機作為氣源設備時,可以選取較高的輸送濃度,但一般也不超過40kg/kg;如果選用高壓離心通風機作為氣源設備時,一般選取較低的輸送濃度。

有時候,輸送濃度還可采用體積濃度和實際濃度表示。

輸料管中單位時間內固體物料的密實體積流量與空氣的體積流量之比,稱作體積濃度。

輸料管中單位長度內固體物料的質量與空氣的質量之比,稱作實際濃度。

3.輸送風速

輸送風速(ua)是氣力輸送裝置設計的重要參數。選擇的輸送風速是否合適關係到氣力輸送係統物料輸送的穩定性和經濟性能高低。輸送風速過低易造成輸送不穩定、不安全,如脈動輸送、掉料甚至堵塞管道等;輸送風速過高,容易實現完全懸浮輸送,但過高的風速反而使流動阻力增加過快,能耗增大,而且管道磨損快、破碎率高,輸送產量也會有所下降。

輸送氣流速度往往由物料的懸浮速度結合經驗確定。通常,對於粒度均勻物料,輸送風速為其懸浮速度的1.5~2.5倍;對於粒度分布不均勻的物料,以粒度分布中所占比例最大的物料懸浮速度為準選取輸送風速;對於粉狀物料,為避免黏結管道和發生管道堵塞,輸送風速取5~10倍的懸浮速度。對於糧食加工廠的常見物料,一般輸送風速ua≥18m/s。

可根據下式計算輸送風速:ua=αρsg+βL(6-13)式中α——輸送物料粒度係數;

ρs——物料密度,kg/m3;

g——重力加速度,g=9.81m/s2;

β——輸送物料的特性係數,β=(2~5)×10-5,幹燥的粉狀物料取小值;

L——輸送距離,當輸送距離L≤100m,式(6-13)中βL可忽略不計。

物料品種顆粒大小 /mmα值物料品種顆粒大小 /mmα值粉狀0~110~16細塊狀10~2020~2220~40均質粒狀1~1016~20中塊狀40~8022~25

四、氣力輸送係統輸料管壓損的理論計算

在研究氣力輸送輸料管的壓損計算時,一般認為物料的輸送狀態為完全懸浮、均勻輸送狀態,即將管道內的固體物料當作一種特殊的流體,而且它的流動符合流體力學的流動規律。

在輸料管內,顆粒群的平均速度與空氣的流動速度是不同的,一般顆粒群的平均速度小於空氣的流動速度。

為了便於壓損的理論計算,假設固體顆粒不占用管道的截麵麵積。

物料顆粒在輸料管內隨氣流運動時,物料和空氣流動的總壓損包括加速壓損、摩擦壓損、懸移壓損和局部壓損四部分。

1.加速壓損

加速壓損(H加)主要用於對空氣和物料的啟動和加速,發生在輸料管的加速段。假設物料喂入管道後和空氣充分混合,而且初速度均為零,經過一段輸送距離後,物料和空氣分別達到最大速度。

根據功能原理,即物料和空氣增加的動能等於所消耗的功,則H加AVa=12msV2s+12maV2a(6-14)根據式(6-12)得ms=μQaρa=μAVaρa(6-15)又因為ma=Qaρa=AVaρa,式(6-14)可簡化為:H加=12ρaV2sμ+12ρaV2a(6-16)即H加=12ρaV2a1+μV2sV2a(6-17)令:料氣速度比VsVa=β

則H加=12ρaV2a(1+βμ)(6-18)2.摩擦壓損

輸料管中摩擦壓損(H摩)由兩部分構成,即空氣流動的摩擦壓損和物料流動的摩擦壓損。摩擦壓損產生在管道的等速段。

空氣流動的摩擦壓損為:Ha=λaDL12ρaV2a(6-19)假設在管道斷麵和長度方向上物料均勻分布,則物料流動的摩擦壓損為:Hs=λsDL12ρsV2s(6-20)式中ρs——管道中物料顆粒的密度。

因為:ρs=msQs=msAVs(6-21)所以,根據式(6-12)、式(6-19)、式(6-20)和式(6-21),化簡後得:H摩=λaDL12ρaV2a1+λsλaVsVaμ(6-22)令:λsλaVsVa=K

則H摩=λaDL12ρaV2a(1+Kμ)(6-23)

式(6-23)中,1+Kμ稱為壓損比。

3.懸移壓損

懸移壓損(H升)指物料和空氣在垂直輸料管內的懸浮和提升所消耗的能量。

長度為L的一段管道,其內部物料的質量為msVsL,則使物料懸浮所消耗的能量Hf為:Hf=msVsLdLdt=msVsLVf(6-24)

使物料提升一定高度所消耗的能量Hs為:Hs=msLsin θ(6-25)式中θ——輸料管的傾角。

單位體積流量所提供的懸移壓損H升為:H升=1QmsVsLVf+msLsin θ(6-26)化簡後得:H升=μγaL1Vs(Vf+Vssin θ)(6-27)對於垂直輸料管,θ=90°,sinθ=1,則式(6-27)可變為:H升=μγaL1Vs(Vf+Vs)(6-28)4.局部壓損

管道中氣固兩相流的局部壓損H局為:H局=Hja+Hjs(6-29)即H局=ζa12ρaV2a+ζs12ρsV2s(6-30)化簡後得:H局=ζa12ρaV2a1+μζsζaV2sV2a(6-31)令:K局=ζsζaV2sV2a,稱為局部構件阻力的附加係數,則式(6-31)為:H局=ζa12ρaV2a(1+K局μ)(6-32)氣力輸送輸料管道上的局部構件主要有接料器、彎頭、變形管和卸料器等,計算它們的阻力時,分別代入各自的阻力係數即可。

彎頭(90°)的布置形式K彎垂直向下轉水平1.0垂直向上轉水平1.6水平轉向水平1.5水平轉向垂直向上2.2水平轉向垂直向上(粉料)0.7