轮胎厂白炭黑气力输送试验与局部模拟_图文

1、562橡 胶 工 业 2011年第58卷轮胎厂白炭黑气力输送试验与局部模拟李 勇1, 辛龙胜2, 徐中洲2, 王 兵2, 杨 凯21. 山东省高分子材料先进制造技术重点实验室(青岛科技大学 , 山东青岛 266061; 2. 软控股份有限公司, 山东青岛 266042摘要:在轮胎厂进行造粒白炭黑的密相气力输送的试验研究, 得到白炭黑气力输送的特性参数。输送管径为DN125mm, 距离为80m, 3个弯头, 气体压力为0. 45M Pa, 压力峰值为0. 6M Pa, 输送白炭黑的料气比可达到20, 输送能力为7t h -1。采用Fluent 软件对一段输送管进行模拟的结果表明, 在辅管进入主管

2、的入口处, 气体体积膨胀, 速度增大, 与气力输送末端输送速度增大相符合。 关键词:造粒白炭黑; 密相气力输送; 模拟中图分类号:T Q330. 4+3 文献标志码:B 文章编号:1000 890X(2011 09 0562 03物料的气力输送, 就是利用气体在管道内流动来输送物料的输送方法。气体的流动直接给输送管内的被输送物料提供移动所需的能量, 使物料由一个位置移动到另一个位置。气力输送具有输送效率较高、设备构造简单、维修管理方便、易于实现自动化以及有利于环境保护等优点。在轮胎生产中, 白炭黑主要用于填充子午线轮胎胎面和与织物及钢丝帘线粘合的胶料。由于白炭黑在降低轮胎滚动阻力方面的优势非常

3、明显, 因此在轮胎中的应用正在不断增加。造粒白炭黑粒度大, 粒径分布、颗粒形状不规则, 易造成输送困难, 经常发生管路堵塞, 限制了白炭黑气力输送在轮胎厂的应用。造粒白炭黑易破碎, 极易飞扬而污染环境和影响操作人员的健康, 因而白炭黑的气力输送技术研究显得尤为重要。为此, 在某轮胎厂对白炭黑进行气力输送试验与局部模拟。1 实验1. 1 输送系统本次试验使用密相正压气力输送系统, 输送管径为DN125m m, 输送距离80m, 有3个弯头, 输送系统结构如图1所示。1. 2 白炭黑物性在气力输送过程中, 固体物料的性质对流动作者简介:李勇(1962 , 男, 内蒙古卓资人, 山东省高分子材料先进

4、制造技术重点实验室教授, 硕士, 主要从事气力输送与 图1 输送系统结构状态和阻力都有较大的影响, 因此在进行气力输送设计时必须了解物料的物理性质及其在气固两相流中固气混合体的性质。试验用白炭黑的物性参数如下:密度 2. 312. 65Mg m -3, 堆积密度 0. 275Mg m , 平均粒径 710mm, 采用筛分法得到的粒径分别为150, 125150, 90125, 7590, 5375和53 m 的白炭黑质量分数分别为0. 776, 0. 070, 0. 075, 0. 014, 0. 035和0. 026。1. 3 试验步骤1. 3. 1 解包阶段将太空包中白炭黑解包进入解包室,

5、 解包室中的白炭黑通过进料阀进入压送罐, 压送罐中白炭黑加料至高料位后停止加料, 进料阀关闭。1. 3. 2 加压阶段打开压送罐顶部的进气阀, 开启流态化阀门, 压送罐开始加压。1. 3. 3 输送阶段当压送罐内部压力达到设定值后, 打开输送阀门, 输送开始, 通过安装在管路上的压力传感器-3第9期李 勇等. 轮胎厂白炭黑气力输送试验与局部模拟5631. 3. 4 清扫阶段输送完毕后, 为保证管道无残余白炭黑, 打开清扫管道阀对管道进行清扫。2 试验结果分析2. 1 输送状态输送管线上安装有3个压力传感器, 1个位于压送罐的出口, 1个位于垂直管路上, 1个位于水平管路上。图25示出了4次输送

6、的压力曲线变化。从图25可以看出, 开始输送时, 压力开始上升, 上升20s 后, 压力开始逐渐稳定于0. 45MPa, 输送时局部出现压力峰值, 峰值约为0. 60注同图2。图5 第4次输送的压力曲线MPa, 稳定状态持续了接近110s 后压力开始下降, 几秒钟以后压力接近为零, 输送结束。从图中还可以看出, 输送压力曲线相对稳定, 说明管道中的白炭黑流动状态稳定, 实现了白炭黑的稳定输送。此次试验的输送时间约为140s, 4次输送时间相差较小, 说明管道中白炭黑没有堵塞的现象。由于密相气力输送中物料的流动为栓状流动, 因此在输送曲线中可以看到曲线有轻微的波动。2. 2 输送数据表1所示为试

7、验所得到的数据。分析可知, 本次输送的白炭黑的料气比可以达到20左右, 通过试验得到的输送能力约为7t h , 管道中输送风速为10m s -1。气体流量计显示输送一次的耗气量为10Nm 3 min -1。由表1可知, 随着主管压力的增大, 气量增加, 管道内的料气比降低, 输送能力降低, 输送风速增大。表1 气力输送试验结果数据项 目投料量/kg 主管压力/M Pa 输送时间/s气体流量/(Nm 3 min -1 固体质量流量/(kg s -1 料气比输送能力/(t h -1 输送风速/(m s-1-1输送序次第1次2750. 3613511. 274. 4219. 67. 3311. 2第

8、2次2750. 3414211. 084. 3919. 86. 9711. 0第3次第4次2750. 3214610. 464. 3520. 86. 7810. 32750. 3015210. 174. 2721. 06. 539. 83 管道模拟研究为进一步了解气力输送中辅管的作用, 本工作用Fluent 软件对一段气力输送管路进行了模拟, 以更好地了解辅管气流进入主管的状态。主,564橡 胶 工 业 2011年第58卷0 45M Pa 。主管直径为125mm , 辅管补气管直径为20m m 。模拟采用Eulerian 模型。网格划分如图6所示, 模拟结果如图7所示。模拟结果发现, 在辅管补

9、气进入主管的入口处, 产生了局部涡流, 管道中沿着流动方向内部压力逐渐降低, 气体体积膨胀, 速度增大, 进而验证 了气力输送末端输送速度增大的事实。1 2图7 模拟结果4 结语根据白炭黑气力输送试验结果, 选择合适的输送参数, 造粒白炭黑可以采用密相正压气力输送。参考文献:1江帆, 黄鹏. Fluent 高级应用与实例分析M . 北京:清华大学出版社, 2008:14 15.2王福军. 计算流体动力学分析M.北京:清华大学出版社, 2004.第16届中国轮胎技术研讨会论文图6 网络划分赢创顺利完成炭黑业务剥离工作中图分类号:F27; T Q330 38+1分发挥潜力提供了技术和人才方面的投入

10、。我们的客户和员工对我们充满信心。作为全球领先的炭黑供应商, 我们致力于将业务进一步发展壮大。 2010年9月, 赢创董事会对公司的战略发展方向进行慎重分析后决定剥离整个炭黑业务。2010年11月开始启动剥离事宜, 并于2011年4月16日签订了出售协议。赢创工业集团是德国的创新型工业集团, 其核心业务是特种化工, 同时也涉足能源和房地产等领域。其优势在于变革创新、术业专攻、自我更新和值得信赖。集团业务遍布全球的100多个国家。2010财政年度, 集团创造了133亿欧元的销售额。息税折旧摊销前利润约为24亿欧元。赢创工业集团自20世纪90年代初期开始在中国生产特种化工产品, 并于更早前就与中国

11、建立了广泛的贸易关系。目前, 赢创在中国已经拥有了近18家公司、15个生产基地。赢创视中国为推动全球经济发展的驱动力, 并计划在2015年将大中华区的销售额提高至20亿欧元。(本刊编辑部 黄丽萍文献标志码:D2011年7月29日, 赢创工业集团顺利完成对炭黑业务的剥离。投资方Rh ne Capital 公司和Tr iton Partners 公司将成为炭黑业务的所有者。此次交易总额超过9亿欧元, 其中包含买家需承担的一些特定义务。在2010财政年度, 炭黑业务销售额约12亿欧元。整个炭黑业务已被全部收购, 包括炭黑业务领域内的1650名员工, 其中500名员工的工作地点在德国。自业务移交后, 赢创炭黑业务正式以Orion Eng ineer ed Car bons 进行运营。赢创