毕业设计（论文）-负压气流输送系统的设计【全套图纸】.doc

南昌航空大学科技学院学士论文气流输送系统 全套图纸，加1538937061 绪 论1.1 气流输送的概况 气流输送（又称气力输送），即利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气流输送装置的结构简单，操作方便，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、输送和气流分级等物理操作或某些化学操作。与机械输送相比，此法能量消耗较大，颗粒易受破损，设备也易受磨蚀。含水量多、有粘附性或在高速运动时易产生静电的物料，不宜于进行气流输送。当人们从自然风力吹石卷尘和日常生活中见的吮吸现象得到启示后，就设想到利用气流在管道中运送物料。基于这个想法，早在1810年英国Medhurst就提出了利用管道将邮件作气流输送的方案。因此，气流输送技术乃始于成件物品的筒式输送。数十年后气流输送才开始用来卸送谷物，棉花等散状物料，出现了第一台浮船式气流卸船设备以及固定式的吸粮机设备。这些气流卸船设备问世之后曾经在欧洲各国，特别是在当时的粮食输入大国，如英国，荷兰，德国等获得了应用和普及。 气流输送具有防尘效果好；便于实现机械化、自动化，可减轻劳动强度，节省人力；在输送过程中，可以同时进行多种工艺操作，如混合、粉碎、分选、输送、冷却；防止物料受潮、污染或混入杂物等优点，因而在铸造、冶金、化工、建材、粮食加工等部门都得到应用。近年来，气流输送技术在以往低压气流输送和高压输送技术的基础上进一步开拓应用。例如，将粉料喷吹送入高温熔化的液态金属中；利用港口吸卸谷物的吸粮机原理将气流输送技术用语高温熔渣的吸出清理；对以往难以输送物料的输送技术；磨损性大的物料的输送技术以及塑料成形体中物件的输送技术等。 我国从1985年就在港口对气流输送技术进行研究实验并应用于卸船，其他各行业也开发了多种形式气流输送装备在生产上获得了应用。如建立了风送系统的面粉厂，气流输送烟丝，铸造车间型砂气流输送技术也逐渐发展起来。 除此之外，我国其他行业中气流输送的发展也很快，铸造车间中的型砂，新砂，旧砂，煤粉和粘土粉等造型材料均已实现了气流输送，特别是近年来新一代低风速高混合比气流输送装置的开发和成功应用使我国的气流输送技术水品有很大的提高。 我国早已成立中国机械工程学会物料搬运专业分会，并设立了管道物料输送技术专业委员会。在各行业和地方还成立了粮食、铸造行业的气流输送等专业学组，这一切均将促进气流输送技术在我国的应用和进一步发展。 1.2 气流输送的分类 根据颗粒在输送管道中的密集程度，气流输送分为：稀相输送。固体含量低于100kg/m3或固气比（固体输送量与相应气体用量的质量流率比）为0.125的输送过程，操作气速较高（约1830ms）。密相输送。固体含量高于100kg/m3或固气比大于25的输送过程。操作气速较低，用较高的气压压送。间歇充气罐式密相输送。是将颗粒分批加入压力罐，然后通气吹松，待罐内达一定压力后，打开放料阀，将颗粒物料吹入输送管中输送。脉冲式输送是将一股压缩空气通入下罐，将物料吹松；另一股频率为2040min-1脉冲压缩空气流吹入输料管入口，在管道内形成交替排列的小段料柱和小段气柱，借空气压力推动前进。密相输送的输送能力大，可压送较长距离，物料破损和设备磨损较小，能耗也较省。1.3 气流输送系统的主要设备和部件 吸送气流输送系统一般由受料器(如喉管、吸嘴、发送器等)、输送管、风管、分离器(常用的有容积式和旋风式两种)、锁气器(常用的有翻板式和回转式两种，既可作为喂料器，又可作为卸料器)、除尘器和风机(如离心式风机、罗茨鼓风机、水环真空泵、空压机等)等设备和部件组成。受料器的作用是进人物料，造成合适的料气比，使物料启动、加速。分离器的作用是将物料与空气分离，并对物料进行分选。锁气器的作用是均匀供料或卸料，同时阻止空气漏入。风机的作用是为系统提供动力。真空吸送系统常用高压离心风机或水环真空泵；而压送系统则需用罗茨鼓风机或空压机。1.4 气流输送系统的类型和特点 气流输送系统根据工作压力不同，可以分为吸送式和压送式两大类。吸送式根据系统的真空度，可分为低真空(真空度小于98kPa)和高真空(真空度为4060kPa)两种。压送式根据系统作用压力，可分为高压压力为(17)105Pa和低压(压力在05105Pa以下)两种。此外还有在系统中既有吸送又有压送的混合系统、封闭循环系统(空气作闭路循环，物料可全部回收)和脉冲负压气流输送系统。由于气流输送系统的类型相当多，所以在设计时选用哪种方式是十分重要的，它关系到功能的实现和生产的安全等等。择定气流输送方式的一般程序步骤如下图：设计参数 输送物料特性负压气流输送是否最优？负压气流输送是否可能？对其他输送方式的探讨分析装置基本组成装置草图各种气流输送方式比较是否是确切的气流输送方式确定的气流输送方式细部设计 图1.1 择定气流输送的流程示意图 1.5 负压气流输送的发展概况 负压气流输送就是通过降低输送室的压力以降低湿分的沸点，达到在低温下输送的目的。工业输送器按其加热方式可分为传导式和对流式两大类。回顾工业输送器的发展，又可分为几个阶段，五十年代以前，主要是以传导式（例如箱式烘箱、真空输送箱）为主。从手工装卸料发展到半机械化、机械化和连续式输送。五十年代以后，输送技术的开发为满足工业输送的处理量大、高效、连续化、自动化的要求，重点进行了对流式输送器的研究和开发。到七十年代初，对流式输送器已取代传导式输送器的主导地位。但随着工业的发展，在节能、环保、洁净等方面，对输送器提出新的要求，而这些又是对流式输送器一时难以解决的要求，因而传导式又得到新的发展。从七十年代到八十年代初，各种新型的传导式输送器（例如多层带式负压气流输送器、双锥回转输送器、叶片式、振动式输送器等）取代对流式输送器逐渐增多。当然为适应对节能、环保、洁净的要求，对流式也在设法加以改进，例如将传导式加热面与流化输送器结合起来等等。负压气流输送器属于传导式输送，即将冷凝器、真空泵与传导式输送器配套，形成负压气流输送装置。由于负压气流输送具有输送温度低、输送速率大、节能、设备密闭防污染等特点，因而传导式输送器大部分可设计成负压气流输送装置。负压气流输送在生物制品、药品、饮品以及热敏性物料、氧敏性物料、溶剂回收待输送中起到独特作用。 负压气流输送器的分类随着工业技术的不断发展，大多数采用密闭和接近密闭型的常压输送设备都被设计成负压气流输送设备。种类繁多，结构各异。其分类方法也不相同。按操作方式分，则可分为间歇式和连续式；按输送过程中物料的状态分，则可分为静止型、翻动型、搅动型和振动型；按输送机理分，可分为蒸发型和升华型。由于负压气流输送设备能用较低的温度得到较高的输送速率，能在低温下输送热敏性物料，也可以输送氧敏性物料。或有燃烧危险的物料，适用于输送含有溶剂或有毒气体的物料。溶剂回收容易，能将物料输送成很低的水分，并可用于低含水率物料的进一步输送，使负压气流输送技术得到很大发展。因而成为目前输送设备中主要类型之一。1.6 选本课题的依据和意义近年来，随着生产发展和生产过程日趋自动化，对节约能源和环境保护的要求越来越高，气流输送技术凭借自身的技术特点得到了迅速发展和应用。在不断地探索和创新过程中，气流输送的对象从早期的谷物，面粉迅速扩展到水泥，砂料，化工原料，煤粉等物料。应用的范围遍及粮食，港口，化工，冶金，电力，铸造，食品，医药等领域。气流输送方式从原始到如今完善，合理，初步解决了气流输送能耗高，管道磨损及物料破碎等问题，提高了气流输送技术的可靠性和经济性。气流输送装置新技术，新设备，新材料，新工艺的广乏推广，以及自身技的不断完善和提高，自动控制新技术的应用，系统参数的优化，装置结构的合理设计，使气流输送技术作为现代物流的一个重要环节，将会发挥应用的作用。 本课题就是基于负压气流输送技术的可靠性和经济性，同时可以保护环境的思想，设计一套合理的气流输送系统来解决实际的生产问题。从负压气流输送系统原理和应用实践经验均表明它具有一系列的优点：输送效率较高，设备结构简单，维护管理方便，易于实现自动化以及有利于保护环境等。特别是用于工厂车间内部输送时，可以将输送过程和生产输送过程相结合，这样有利于简化工艺过程和设备。为此，可以大大的提高劳动生产率和降低生产成本。概括起来， 负压气流输送系统主要有以下的优点： 1. 物料输送时间只需1秒钟左右，被输送物料的温度不超过50，故输送速度快，物料品质好。 2. 整套装置处于负压状态工作，作业环境清洁，无污染。 3. 系统密闭，粉尘飞扬逸出少，环境卫生条件好。 4. 整机容量和蒸汽用量均低于其它输送设备，为节能型产品。 5. 结构简单，操作使用方便，占地面积小，投资省。 6. 在输送过程中可以实现多种工艺操作，如混合、粉碎、分级、冷却、除尘和其他化学反应。 7. 输送后可以进行由数点集中送往一处或由一处分散送往数点的远距离操作。 8. 对于化学性能不稳定的物料，可以采用惰性气体输送。 然而，与其他输送形式相比，其缺点是设备投资费高，由于输送风速高，易产生管道磨损和被输送物料的破碎。当然，上述不足之处在低输送风速、高混合比输送的情况下可以得到显著地改善。此外，被输送物料的颗粒尺寸也受到一定的限制，一般，当颗粒尺寸超过30mm或粘结性，吸湿性强的物料其输送较困难。 就是因为存在以上优缺点，所以在设计中，正确的选择确定其气流输送形式和管道布置等是十分重要的。 负压气流输送系统在各个行业都得到了广泛的应用，而吸送式气流输送最早被人类所利用。负压输送系统，这种系统是依靠风机的抽力，使整个系统在负压下工作。系统的真空度较低，一般为68kPa。负压输送系统具有设备比较简单，使用和维修简便，吸料点处无粉尘飞扬，管道和设备不严密处不会冒尘等优点。 由于负压输送系统有上述各种优点，现在被人类广泛使用。本书就是想设计出一套适合设计原始条件原始资料的负压气流输送系统，以达到要求，解决实际的生产问题。通过对原始材料的分析，采用了吸送式气流输送。2 吸送式气流输送 2.1 类型吸送式气流输送装置用低于大气压力的空气作为输送介质，它是靠气源机械的吸气作用，在管系中形成一定的真空度，利用具有必要速度的运动空气，将物料从某地通过管道输送并输送到一定距离的目的地的一种悬浮式气流输送装置。由于它主要依靠管道内的真空度进行输送和输送，因此，按真空度分有高真空负压输送系统装置和低真空负压输送系统装置。通常把真空度高于7.8的装置称为高真空吸送负压输送系统装置，低于此真空度值的装置称为低真空吸送负压输送系统装置。吸送式负压输送系统装置按结构形式分为移动式和固定式两类。移动式装置又可以分为轨道式和无轨道式（轮胎式）两种，港口卸船有气吸负压输送系统装置还有浮式负压输送系统装置。移动式负压输送系统装置按驱动方式又可以分为自行式和非自行式（拖带）两种。自行式装置按使用的动力装置类型又分为电动的和内燃机驱动的。按吸料点数分，吸送式负压输送系统装置有单点吸料和多点吸料两种。多点吸料的每个吸送系统通常可以由2-4点同时进行，它要求各个吸料口的吸料量必须相对稳定，也可以各点轮流吸料，即部分吸口吸料，其余吸口暂时关闭，交替作业。这种类型多用于厂内输送吸送或卸船机清舱阶段的输送吸送。按输送量分，吸送式负压输送系统装置有大型的和小型的。小型的装置的生产率通常为每小时数百公斤至十吨；大型装置的生产率可由100至每小时数百吨。目前港口吸料输送机单管输送系统可以达到650。按气源动力装置分有电动的和内燃机驱动两类。电动机驱动的用得比较广泛，而内燃机驱动的多用于小型流动式负压输送系统装置和浮游式负压输送系统装置。2.2 系统组成 吸送式负压输送系统送系统由以下几个主要部分组成，其工作顺序如下图：物料供料装置干燥管分离装置净化装置气热源机械排至大气卸料器物 料卸灰阀灰 图2.1 吸送式负压输送系统主要组成部分 根据用途要求不同，某些装置结构形式及其组成可能会有差别，但不管任何吸送式负压输送系统都应该有上术主要部分组成。2.3 技术特点2.3.1 适应条件吸送式负压输送系统装置使用于输送流动性较好的粉粒状物料。它可由一点或多点向某一处输送集料，作业范围广。由于它采用管道输送，移动灵活方便，而且输送输送线路可以任意选取，所以很适宜于场地狭窄的地方输送物料。例如，用于卸车，卸船和清舱作业等。若安装在厂房受限制的场合，不但极为方便，而且可以使设备配置易于达到合理化。由于吸送式负压输送系统在输送过程中，输送气体在沿程不会逸入大气，所以也适宜在厂房内输送有毒的或易污染环境的粉粒状物料，尤其适宜用于供料点要求避免扬起灰尘的场合。吸送式负压输送系统装置可以连续输送供料和连续输送输送。输送气体在输送物料之后才经气源机械排入大气，因此，物料不易混入杂质，这一特点适宜于输送食品、药物等要求保持卫生的物料。吸送式负压输送系统装置能适应各种不同船型的船舱输送卸栽。2.3.2 优点吸送式负压输送系统装置在气流输送技术中是一种较早发展起来的输送方式，目前在世界上使用仍然十分广泛，这是因为它除了具有上术广泛的适应条件外，还具有许多突出的特点：1. 平均生产率较高，能自行输送集料，所需操作人员少，而且能大大降低劳动强度。2. 构造简单紧凑，安装方便，重量轻，造价低，且能减小安装场地负载。3. 操作灵活简单，使用方便，管理维修费低。4. 运动部件少，工作可靠，易实现自动化。5. 输送粮食类物料时，输送过程能同时进行输送。6. 露天作业时，不受气候和周围环境条件的影响和限制。用于港口卸船输送时，还具有以下独特优点：a. 能彻底输送并清舱。b. 不受潮汐和水位变化的影响。c. 由于吸粮管可以接上扰性管，即使遇到风浪发生船舶摇摆时，也不会碰坏舱底板和吸料管，这个优点对于内河小型木驳船尤为突出。d. 输送过程舱内不会扬起灰尘，可以大大改善工作环境。e. 物料在出舱输送过程处于密封状态，无散落无赖哦或混入杂物被污染之忧虑。f. 能均匀卸载，可以防止船舶受浮力不均的影响。g. 输料管内能保持清洁，容易实现一机多用，即输送一种物料之后，接着用以输送其他物料。 2.3.3 缺点和限制吸送式负压输送系统装置也存在一些缺点和限制。最引人注目的缺点之一是单位能耗比机械式输送高，其能耗系数通常在0.021-0.038范围。 其次，真空度与输送卸料距离有一定限制。卸料距离越长，装置所需要真空度越高。随着真空度增高，气体密度逐渐减小，气体输送物料的能力也将减弱。因此，实用真空度通常不宜高于6，否则，输送能力显著降低，且管道也容易发生堵塞。此外，输送物料的块度不能过大，粘度不能太高，通常块度尺寸应小于1/2管径。吸送式负压输送系统装置虽存在能耗高的缺点，但由于其他费用低，因而其总成本通常低于其他输送方式。3 系统的设计计算3.1 设计的原始条件 1输送物料：淀粉； 2处理量：0.5吨/小时； 3淀粉初含水率：40%； 4淀粉终含水率：14%； 5系统动力：40KW； 6单位蒸汽消耗量：2.0kg汽/kg水。3.2 设计程序在了解条件和对原始材料进行整理和分析后，结合实际情况和具体要求，通过计算和已掌握的实践经验，用综合的整体的观点进行各项可行性论证，然后进行具体项目的设计和计算。设计计算的顺序大致如下：1.根据输送要求，分析物料物理特性，确定输送条件及输送工艺流程等。2.拟定负压气流输送装置形式。是采用直管式还是脉冲式系统；套管式还是旋风式。3.选定输送管管路的布置及主要部件的结构形式，绘制系统布置方案图并标明主要尺寸。4.确定输送系统的计算生产率。5.确定机电等有关配套件类型。确定装置个主要部件的结构形式、参数及其尺寸、材料及其要求。6.确定合理的气流速度。7.根据分析或实践经验初步选定混合比。8.确定所需计算风量。9.计算输料管内径。10.计算整个输送系统的压力损失。11.计算气源机械所需功率。12.由产品目录选择合适的风机及其配套的电动机。如果计算结果不合适，应该调整混合比及风量、管径等有关参数的值，按上述程序重新计算。3.3 计算方法吸送式负压输送系统由于被输送物料的物理特性同输送系统结构特点及其参数之间的关系比较复杂，即使是同品类物料，往往仅变更一二个参数（比如输送空气速度、混合比、粒度、管径），就会引起输送特性的很大变化。因此，直至目前，试图用纯公式来进行输送系统的计算，不是不可能，就是存在很大的误差，因此常常不能获得满意的结果。所以，目前解决实际设计问题，最主要的途径还是依靠试验和一实践经验为基础，并用经验公式或半经验公式来计算。3.3.1主要参数的确定（1） 输送量的确定：根据要求知其输送量为0.5吨/时（2） 混合比的选取：混合比是指在单位时间内输送的物料质量与同一时间内通过该管道的空气质量之比，用m表示。吸送式负压输送系统装置混合比的选取主要取决于管系条件（输送管长度、管内壁粗糙状况、弯管数量及管道布置方式等）、物料物理特性及气源机械的性能（真空度、风量等）因数。m值越大，有利于提高装置的输送能力。对悬浮输送方式来说，在规定生产条件下，如选定的m值大，则所需风量小，因而可用管径较小的管道和容量较小的分离，除尘设备，且单位能耗也低。但若m值过大，则管路压力损失增大，要求采用真空度较高的气源机械，且输送管道容易发生堵塞。反之，如选取的m值小，则所需风量大，不仅管径和分离、除尘等设备的尺寸都要增大，且由于功率主要消耗在输送大量空气而使装置单位能耗增高。然而选用小的m值，却可以采用真空度较小的风机。由此看来，影响m值的因数很多，其值的范围也较大，很难用公式简单计算求得。在设计计算时应尽可能参考各种实例、凭借已有经验或试验数据来确定。一般低真空吸送式负压输送系统装置，中小型麦厂间m=24，大型厂麦间m=46。本次选取混合比m=4。（3）计算空气流量的确定：根据选顶的输送混合比m=4，所需风量Q应为： （3-1）式中：-风量（/） -空气比重，取=1.2 -输送量 -混合比。其值由经验得，一般情况下，中小型厂麦间混合比=2-4，大型厂麦间的混合比=4-6。在此选择=4。所以按设计内容要求的风量为： =2083.3（/） （3-2） 在决定气源机械的风量时，应该加上管道系统的漏气量，其中，叶轮式卸料器的漏气量通常约占总风量的10%15%，除尘器约占3%其他关系约占2%，视装置结构类型一般总漏气量占系统总风量的12%20%之间。 （4）输送气流速度：设计吸送式气流输送系统时，能否正确确定物料的合理输送气流速度，是关系到装置工作的可靠性和经济性的极其重要的一环。这也是决定着输送装置工作性能优劣的关键。通常每种物料都存在一个保证颗粒群呈悬浮状态进行正常输送的最低风速，称为安全输送空气速度或经济速度。如选取的输送风速比安全风速高得多，则装置虽然能安全地输送物料，但系统产生的压力损失太高，功率消耗增大，并且还会加剧管系（如弯管及与其连接的水平底管壁等）的磨擦，硬气脆性物料的破碎，这对于破损质量有严格要求的某些物料如种子，粮谷和某些原材料等是不可许的。反之，如选取的气流输送速度低于安全速度，则容易形成脉动流，此时压力损失也会急剧增高，而且管道极易发生堵塞，尤其是湿度较大的和有一定粘性的粉粒状物料，很容易在弯管和供料装置附近、水平管或倾斜管道底沉淀粘结，以致造成装置不能正常运转。由此看来，为了使装置能够可靠而经济地进行输送，必须依据安全速度来选定合理输送气流速度。安全速度与物料颗粒的粒度、重度、形状及表面状态、管道布置及其结构特点、混合比、悬浮速度等诸多因素有关，很难予以准确计算，一般靠试验和实践经验确定。 由于各种物料安全速度的试验数据不多，目前在实际设计时，常常是借助物料的悬浮速度来确定其合理的输送气流速度。按理物料 在铅垂管内只要有稍高于其悬浮速度的气流速度便可以进行气流输送。但物料在实际输送过程，由于颗粒之间颗粒与管壁之间发生碰撞摩擦、粘着以及物料颗粒绕流弯管时的动能损失，加之顾及到水平管的物料气流输送较之铅垂管输送易发生沉淀而造成堵塞，要求水平管比铅垂管有更高的输送速度，因此，各种物料的合理输送速度一般要求比悬浮速度高若干倍。而且，确定的合理输送速度还必须保证装置能长期正常输送物料。因此，应该考虑以下诸多因素可能的影响：1.鼓风机工作性能的变化。2.管系漏气。3.输送物料品种及某类物料物理特性的可能变化。4.气流输送系统要求具有一定的输送能力储备。5.气象条件的变化。 综合以上各项影响因素，同时考虑到装置输料管的输送距离、弯管数量等特点，选取的合理输送速度必须高于安全速度。对粒度均匀的松散物料，一般取其悬浮速度的1.5-2.5倍作为合理的输送速度即能保证横财输送。对于粒度分布非均匀的物料，例如统煤，若按其最大或最小颗粒的悬浮速度来确定合理输送速度，都会得出输送速度偏高或偏低之弊。实践表明，输送粒度不均匀的物料时，由于细颗粒的输送速度比大颗粒的输送速度大，在输送过程中小颗粒群力图绕过大颗粒并促拥着大颗粒物料前进，使粒度不同的物料都能进行正常输送。因而在实际上采用比按粒度分布比例占最多的最大颗粒群测得的悬浮速度大1倍的气流速度作为该物种的合理输送速度，基本上能保证正常输送。按已有的实践经验数据得知诸多物种的输送速度如下表。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程的第155页表4-3） 表3.1 各种输送物料的主要物理特性与常用的输送速度 物料名称平均粒度/mm真空度/堆密度/悬浮速度/输送气流速度稻谷3.581.020.557.516-25小麦4-4.51.27-1.490.65-0.819.8-1118-30大麦3.5-4.21.23-1.300.6-0.79.0-10.515-25玉米5-10.91.220.70811-12.518-30花生21*121.020.62-0.6412-1416砂糖0.51-1.51.580.72-0.888.7-1225豌豆6*5.51.26-1.380.75-0.815-17.520麦芽0.58.120水泥-3.21.10.2239-25根据上表的实践经验数据，我此次选用的输送气流速度为20m/s。（5）被输送物料的运动速度：在气流输送中，被输送物料颗粒的运动速度比气流速度慢，两者存在速度差。气流绕过颗粒运行的速度差产生阻力，这便是促使颗粒运动的空气动力，也就是说，使颗粒运动的能量是通过速度差从气流向物料颗粒转移的。因此，输送管内物料颗粒的运动速度是计算两相流压力损失的基础。由于两相流测试技术复杂，目前仍难以提供完备而准确的物料运动速度的数据。因此，在吸送式输送系统的实际计算中，仍采用一些近似的求解发。对铅垂输料管，物料颗粒达到稳定运动的速度(m/s)可以近似地取为 （3-3） =20-10 =10（m/s） 式中：气流速度（m/s） 物料悬浮速度（m/s） （取=10 m/s）处于铅垂加速段的物料颗粒速度可根据参数及有的值由图4-20查出值，(李克永，主编化工机械手册图4-20)根据已知的值，即可算出值。参数可按下式求算： =1.177 （3-4）式中：g- 重力加速度，g= 9.81 m/s h- 铅垂输料管高度（m） 对水平输料管，物料颗粒到达稳定运动时的速度(m/s)一般可近似的按下式取为： = =15(m/s) （3-5） 对于粒度和密度较大的颗粒其值应取较小值，反之应取较大值。在此取（6） 输料管的内径：输料管起始段内径可按下式确定： = =191（mm） （3-6） 式中：Q-计算风量 -输送空气速度 3.3.2管系压力损失的计算 为了确定输送装置有关部件的合理参数并估计气源机械所需的容量和功率，必须计算吸送系统管系的压力损失。管系总压力损失包括纯空气流动产生的压力损失和两相流中存在物料引起的附加压力损失。 即 （3-7） 以下分别讨论各项压力损失的组成及其计算方法。（1） 纯气流产生的压力损失。1.直管沿程的摩擦压力损失。对于低真空吸送系统，由于真空度变化不大，气体沿管路运动时其密度变化很小，故可把空气重度视为常数，因此，按等容过程计算沿程摩擦压力损失产生的误差在工程上处于容许范围。纯空气沿圆形截面管道流动产生的摩擦压力损失通常按下式计算： （3-8）纯气流摩擦阻力系数a与管内流动状态及管到特性有关,其值主要取决于雷诺数Re 和管壁表面粗糙度K。吸送式装置的吸管多数呈紊流流动状态。如果被输送物料有一定磨削性，而且吸送装置频繁使用，则输料管的a也可以按光滑管考虑。其值一般可按下面的方法计算： （3-9） （3-10）在温度为20摄氏度，相对湿度为50%。运动粘度时， =则： =0.016 所以在水平管道中，纯空气压力损失为： = =603.14（Pa） 同理，在铅垂管道内纯空气的压力损失为： = =2） 局部压力损失。在吸送式气流输送装置的输料管或风管中，常常需要设置弯管，渐缩或渐扩过渡管，排气管，集风管，三通管等管件。空气在流经这些部件时，由于运动速度或方向改变，因而需计算其局部压力损失。吸送式气流输送装置局部压力损失通常用管道中流体动压力的单位倍数来表示，可由下式计算： = （3-11）式中：-为气流的局部阻力系数。=0.3 （2）双相流运动产生的压力损失 1.直管沿程的摩擦压力损失。它由两相流运动时空气与管壁之间和空气与颗粒之间发生的摩擦、颗粒与颗粒之间及颗粒与管壁之间碰撞摩擦而产生的压力损失。这部分压力损失可按下式计算： = （3-12） 对水平段，上式中的K值为0.08，即该段的pm 为： = =796.14（Pa） 对铅垂管段，式中的K为0.06。所以此段的pm为： = = K值可以由表4-5中查得。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程第162页）。 上式中，有一项沿程阻力的附加系数K，它是主要由实验确定的经验值，它包含着许多迄今还未被彻底弄清的因素，对于物理特性不同的物料，它的值是不同的。即使是同类无聊，在不同输送条件下其值也是不同的。由于K值同许多因素存在着复杂的关系，对它的物理本质还不是很清楚，对它的评价也存在多种观点。因此，要获得具体条件下的K值，只有通过大量的实验。根据已有实验资料的初步分析，可以认为K值存在如下趋向：a. K值随着输料管直径的增大而几乎成线性增长。这是因为随着管径的增大，气流输送的能力有所下降，表现为物料在管道截面上分布不均匀，导致物料和水平管底管壁摩擦增强，粒子之间的摩擦也会由于它们浓度增加而最多。b.水平管的K值高于铅垂管的K值。C. K值随物料粒径的增大而上升，而且与颗粒形状和密度也有关。d.随着输送气流速度的增大，K值减小。 2.加速压力损失pac 。使物料颗粒在气流中加速到稳定运动状态所产生的压力损失称为加速压力损失。如果物料颗粒从静止状态开始启动加速，则产生的压力损失称为启动压力损失。这种压力损失主要发生在供料装置和弯管后面，加速压力损失一般可用下式计算： （3-13） 式中：a-加速压损系数 加速压损系数由实验求得，它与物料的种类和性质，空气流速，混合比等因素有关，一般可由下式估算： （3-14）式中：-加速区的物料初速度（m/s） -物料处于稳定状态时速度（m/s）。对铅垂管情况可由下式求得： =20-10 =10(m/s) -物料悬浮速度，=10(m/s)对水平管情况可由下式求得： 对于粒度和密度大的颗粒其应该取其较小值，反之应取较大值。在此取其值为：=0.75=15(m/s)弯管后加速区的物料初速度与弯管的结构参数、布置方式及物料特性，两相流运动状态等因素有关，一般可以这样估算：由铅垂向水平方向过渡的90度弯管，弯管出口的颗粒速度（也即弯管后加速区初速度）比弯管进口处的颗粒速度约减小1/3到1/5之间（其中大的数值适合较重的和较大的颗粒，小的数值适合较小的和较轻的粉粒物料）。由水平向铅垂方向过渡的90度弯管，出口处颗粒速度比进口处的颗粒速度约减小1/2到1/2.5。对小麦颗粒通过90度弯管时，在弯管出口处的颗粒速度 ，由铅垂向水平方向过渡的弯管，可根据弯管出口处的输送气流速度 和弯管曲率半径R由图4-22查得。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程第163页） 查得 =8.3(m/s)由水平向铅垂方向过渡的弯管，其则可根据弯管出口处的气流速度和弯管曲率半径R由图4-23查得。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程第163页） 查得=7(m/s)1 所以小麦在通过由铅垂向水平方向过渡的90度弯管时的加速压力损失系数 =0.67 即小麦在通过由铅垂向水平方向过渡的90度弯管时的加速压力损失 =643.2（Pa）2 小麦在通过由水平向铅垂方向过渡的90度弯管时的加速压损系数=0.3即小麦在通过由水平向铅垂方向过渡的90度弯管时的加速压损为：=288（Pa）物料在供料装置附近由零初速度起动产生的压力损失可以按下式计算求得：= =719.88 （Pa） 式中： -系数，它与被输送物料的物理特性及气流速度有关，通常=0.5-0.8。取=0.5 -物料稳定运动时的速度（m/s） 3.弯管的压力损失。当两相流通过弯管时，由于运动方向改变产生离心力的作用，引起涡流及物料颗粒对弯管外壁的撞击、颗粒沿弯管外壁滑行或弹跳运动，因而产生弯管压力损失。弯管压力损失的大小取决于许多因素，主要有：弯管的转弯角度及曲率半径、管径、管壁表面状态、相邻管段的特性、弯管的布置形式、输送气流速度、被输送物料特性及混合比等。两相流运动引起的弯管压力损失可以按下式计算： （3-15）式中：-气流通过弯管的局部阻力系数。 可以由表5-19查得。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程第189页）。 =0.38 -弯管局部阻力的附加压力损失系数，其值见下表。（杨伦，谢一华主编的气流输送工程第111页） 表3.3 弯管局部阻力的附加压损系数 弯管空间方位/（度） 铅垂向下转向水平 901.0铅垂向上转向水平 901.6水平转向水平 901.5水平转向铅垂向上 902.2水平转向铅垂向上 90（粉料）0.7 根据上表可知，小麦在通过水平转向铅垂向上的90度弯管时的=2.2。所以小麦在通过此弯管处的局部 损失为：=893.76（Pa） 同样，小麦在通过铅垂向上转向水平的90度弯管时的=1.6，所以小麦在通过该弯管时的局部压力损失为： = =674.88（Pa） 4.提升物料的压力损失。在铅垂管道内输送两相流时，还必须包括克服物料自重而引起的压力损失，即提升物料到一定高度h所需的位能，称为提升压力损失，由下公式计算得： （3-16）当铅垂管高度h大于10m时，可以按下式求算： 当h小于10m时，可以由下式求算值，再根据值由图4-20查得值。(杨伦，谢一化主编气流输送工程第159页图4-20)根据已知的值，即可算出值 。 =1.177 经查得，=0.46，所以，提升物料的压力损失为： = =129.94 5.输送系统各部件压力损失。它主要包括供料装置，分离器，除尘器，风管，消声器以及各种异型管件的压力损失，根据选用不同结构形式的部件由其相应的公式计算。a、离心分离器的压力损失： 离心分离器的压力损失可以由下式计算而得： （3-17）式中: -局部阻力系数，通过实测求得，=14.6 -分离器进口风速 。 = -进口空气密度，（）所以离心分离器的压力损失为： = =108 6.吸送系统的总压力损失 = =3630.41 气源机械的真空度，根据吸送系统总的压力损失，再考虑增加10%20%的余量，即。为了保证能有足够的风压，这里取，即气源机械的真空度为： （3）气源机械的选择：由以上的计算结果，即可根据吸送系统所需的风量和风压（真空度），由产品目录选取合适型号的气源机械，并根据所需功率N选定配套电动机。根据上述分析和计算结果，选择LSR-WD型风机。它的主要性能如下：表3.4LSR-WD转速P升压进口风量轴功率200mm14509.843.111.5配电机型号为：Y160-4L轴功率为15KW。 4 主要部件的设计气流输送装置一般又下列部件所组成：供料装置，管道和管件，分离器，除尘器，卸料（卸灰）器及气源机械等。这些部件结构性能的合理选择、配置和正确计算，对气流输送装置运行的经济性和可靠性有很大影响。4.1 管道和管件根据用途的不同，气流输送装置所用管道可以分为两大类：输料管和风管。输料管主要用以输送物料，按照输送工艺要求及特点，一般由直向输料管和转向输料管组成。风管是用以输送纯空或输送空气含尘浓度小于10%的气体管道。在气流输送系统中，通常还要根据工艺要求需要，配置一定数量和种类的管件，如回转装置及俯仰装置、换向阀、管接等。对输料管的基本要求是：有足够的强度和刚度，较好的气密性和耐磨性，内壁面光滑，可拆管段要幼教好的同轴性，以及能够快速安装、便于清理堵塞等。4.1.1 输料管输料管一般都采用圆形截面管，它可以使气流在整个截面上均匀分布，这对于物料的稳定输送是一个重要条件，其阻力较其他管形小，并且有制造简单，维修方便等优点。在输送磨蚀性较大的物料时，可以采用陶瓷内衬复合钢管。在输送不许混入铁锈的高级食品或石油化工中的粉粒状物料时，可以采用不锈钢管。在本次管道中采用普通的钢管。根据前面的分析计算，所采用的管道大致如下形： 4.1.2 风管 各种气流输送系统中都需要用风管来输送含尘气流或者洁净空气流，风管通常可用钢板卷焊而成。风管的直径根据通过该风管的气流性质和风速计算，当输送含尘气流时， 图4.1风管示意图应按照粉尘不发生沉淀和压力损失尽可能少的原则来选择空气速度 ，一般可以在12-18m/s范围选取。4.1.3 管道的连接为了安装、维修方便，或者材料加工工艺及操作上的需要，输料管及风管往往要由若干管段组成。它们之间的连接，有焊接和法兰连接两种形式。在选择和设计各种形式的接头时，一般应该考虑：结构简单，强度好，使用耐久，气密性高，能保证被连接部份同心度，拆卸方便，快捷，能避免输料管在使用时发生弯折，漏气，压力增大，物料在接借口处破损。4.1.4 输料管路的布置和选择管路的布置原则 气流输送装置与其他机械式输送装置相比，其优点之一是输送管路可以任意选定。但是如果选取经济合理的最优管线，应很好的考虑许多问题。一般来说，管路的布置须主义以下几点：一、要结合车间整体规划及长远发展来选择管路，充分考虑整个生产设备和输送系统配置的合理性。二、 要便于管道安装、检修和维护。三、 输料管在满足要求的前提下，应尽可能的短。a),尽量减少弯头数，弯管是引起物料破碎和输送不稳定甚至堵塞的主因之一，所以弯管数量尽可能的少用，尤其是尽量少用水平到铅垂向上过渡的弯管。严禁两个弯管挨近连接，以免物料颗粒在第一个弯管中减速后还来不及加速又进入下一个弯管，这样会造成输送速度进一步减慢，压力损失增大并出现脉动。特别是当输送速度还不足是很容易发生堵塞。b),水平管不宜过长，否则宁可采用水平管适当分段加接铅垂管的组合配管。因为物料在长水平管中输送时，如果气流过慢，则会逐步出现沉积现象，为确保输送状态稳定，所需要的气流速度要求比短水平胳输送时大，如在中间装以弯管或铅垂管，则能对刚开始沉积下来的物料产生搅拌，反而会使输送容易。 4.2 供料装置4.2.1 类型及其选择供料装置是吸送式气流输送装置用以吸取物料的机构，是吸送系统的主要部件之一。它的结构虽然简单，然而对系统的输送能力和工作效果有着很大的影响。因此，根据不同的物料特性和工作特点，正确设计和选取供料装置形式是十分重要的。根据工作特点和用途不同，供料装置有各种各样不同的结构形式。在这次的小麦输送中，使用的是水平接料器。它的结构如下： 图4.2水平接料器它包括短管1、落料弯管2和隔板3。物料从落料口沿弯管顺着气流方向落下，与由短管右方吸入的空气混合成两相流，进入输料管被输送，隔板把短管分隔成上下两部分，它可避免进料过多而