气流输送系统设计

PAGE南昌航空大学科技学院学士论文PAGEPAGE27气流输送系统1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：①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0.1~25的输送过程，操作气速较高（约18～30m／s）。②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20～40min-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9．8kPa)和高真空(真空度为40～60kPa)两种。压送式根据系统作用压力，可分为高压[压力为(1～7)×105Pa]和低压(压力在0．5×105Pa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：设计参数设计参数输送物料特性输送物料特性负压气流输送是否最优？负压气流输送是否最优？负压气流输送是否可能？负压气流输送是否可能？对其他输送方式的探讨分析对其他输送方式的探讨分析装置基本组成装置基本组成装置草图装置草图各种气流输送方式比较各种气流输送方式比较是否是确切的气流输送方式是否是确切的气流输送方式确定的气流输送方式确定的气流输送方式细部设计细部设计图1.1择定气流输送图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6～8kPa。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。输送过程舱内不会扬起灰尘，可以大大改善工作环境。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。能均匀卸载，可以防止船舶受浮力不均的影响。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=2—4，大型厂麦间m=4—6。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5-0811-12.518-30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-239-25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=10m/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=9.81m/sh--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。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：=0.0164.2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引起的堵塞。为减小压力损失，落料管应该做成混合流运动方向倾斜成圆弧过渡。倾角应大于物料的自然堆积角，一般可以取其倾斜角为45°4.3物料分离器4.3.1类型及其选择分离器是用来将被输送物料从气固两相流中分离出来的装置。分离器和除尘器在本质上是可以说小、属于同一类设备，不同的是分离器主要用来分离输送的物料，而除尘器则主要是气流输送系统中用来回收粉尘或净化输送气体，以保护气源机械和减少环境污染。按作用原理和结构特点，分离器有容积式，离心式，惯性式和组合式等几种。类型的选用通常取决于物料颗粒度和空气流量。对分离器的要求是：分离效率高，应保证被输送物料的绝大部分或全部都能从两相流中分离出来；性能稳定，即当输送条件稍有变化时，也要具有稳定的分离能力；结构简单，体积紧凑，重量轻；压力损失小；容易磨损的部位能拆卸更换，检修方便。另外要有一定的透明部分，以便观察内容状态。吸送式系统的分离器内的压力低于大气压力，漏气会大大降低分离效率，因而需要有气密性较好的卸料器与之匹配，得使物料排卸过程中的漏气量减至最小。4.3.2离心式分离器离心式分离器也称为旋风分离器，它是利用旋转的气固两相流所生产的离心力，将物料从气流中分离出来的一种设备，由于它结构简单，投资少，占地面积小，操作维修方便，且分离效果高，压力损失较小等优点，所以在本次系统中选用的分离器为离心式分离器。其结构如左所示：图4.3离心式分离器工作原理：旋风分离器的结构如上图。当气固两相流由切向入口进入分离器后，沿外壁自上而下做旋转运动，这股从上而下旋转的气流称为外旋涡。外旋涡到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后从排出管排出。这股从下而上的气流称为内旋涡。向下的外旋涡和向上的内旋涡旋转的方向是相同的。气流作旋转运动时，固体颗粒在离心力的作用下向外壁移动，到达外壁的固体颗粒在向下旋转气流的推动和重力的共同作用下沿锥体壁面下落，进入排料口排出。离心分离器压力损失：（4-1）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：==10分离效率：旋风分离器的效率通常采用的是总分离效率和分级效率两种。（4-2）分级效率和总分离的关系（4-3）影响离心分离器性能因素进口风速：分级粒径是随着进口速度的增加而减小，即除尘率越高。但是进口风速不宜过大，速度过高易使气流在分离器内的运动紊流度增大，反而会降低分离效率。筒体直径D和排出管直径。旋风分离器筒体和锥度的高度。分离器下部的严密性：排料口越严密，漏气率越低，分离效果越好。当漏气率为5%时，分离效果可由90%降到50%；漏气率达15%时，效率下降更加剧烈。物料的物理特性：它对分离效果也有较大影响。物料密度与颗粒越大则离心力越大，分离效率越高；反之则分离效率越低。4.4除尘器在气流输送系统的物料分离器后常装设专门的除尘设备来清除气流中的灰尘，以减少环境污染和保护气源机械，并可回收一些有经济价值的粉末。除尘器的种类很多，选择除尘设备一般应该考虑下列因素：需净化气体的物理化学性质。气体中所带粉尘的物理性质。对净化后气体的允许含尘浓度和粉尘处理的要求等。安装地点的具体情况和供、排水与电源情况以及安装和管理水平等。除尘设备的好坏，应该根据其除尘效率、阻力、漏风率、设备造价等灯捻多方因素来评定。当粉尘为单一粒级时，除尘器的除尘效率可以由下式计算：或（4-4）式中：、--分别为进入除尘器的和除尘器捕集下来的粉尘质量流量（）；、--分别为除尘器进出口粉尘浓度（）当粉尘由多种粒级组成时，则除尘率可以由下式计算：（4-5）式中：、……、--粉尘各种粒级的净化效率、……、--粉尘各种粒级占总粉尘量的质量分数（%）当除尘器有漏气时，其除尘效率为、--除尘器进出口风量（）离心式除尘器结构简单、体积小、除尘效率比沉降室和惯性除尘器高，所以在此的除尘器选择它。离心式除尘器的工作原理和结构与前述的离心式分离器相同。4.5卸料器在气流输送装置中，常利用卸料（卸灰）器来排卸物料和灰尘，并在排卸过程中阻止外界空气进入起立输送系统。目前，卸料卸灰器主要有叶轮式和阀门式等数种。4.5.1叶轮式卸料器1、基本特点：叶轮式卸料器是气流输送系统中最常见的一种排料设备，它在中低压压送系统中则被用着供料器。在粉体工艺过程中，它的应用很广泛，除可以用来供料和卸料外，还可以用来计量和配料。叶轮式卸料器结构简单、工作可靠、体积较小、制造方便。它由带格室的旋转叶轮和固定的壳体两部分组成，适用于排卸流动性较好、磨削性较小的粉粒状和小块状物料。当叶轮由传动机构驱动在壳体内旋转时，从上部分离器（或料斗）落下的粉粒状物料便由进料口进入叶轮格室，并随着叶轮的转动而送到卸料口排出。在整个工作过程中，这种卸料器基本上能连续定量地供料和卸料。由于叶轮和壳体间的配合比较紧密，具有一定程度的气密性，它在卸料过程的同时又能起减少漏气的作用，因此，在气流输送系统中，也称它为锁气器、闭锁器等。2、结构形式：根据排卸物料特性和用途不同，叶轮式卸料器有不同的结构形式。按传动轴的布置方式，可分为卧轴卸料器和竖轴卸料器两类。前者广泛用于粉体工程和气流输送系统，后者只是用于从料仓内排出细粒物料进行配料，制造和管理费用均较卧轴式为高。卧轴卸料器的结构如下：图4.4卧轴卸料器图4.4卧轴卸料器在设计和选择卸料器时，考虑到系统的生产率有可能大于设计技术生产率，为保证能连续安全工作，卸料器的通过能力及卸料能力应该比气流输送系统的设计生产率大0.5—1.0倍。卸料器叶轮的有效长度，可以取为叶轮直径的1.0—1.5倍，对于流动性较好的粒状物料，宜采用格室较深的叶轮，对于流动性较差的粉状物料和饲料，因其卸空较困难，故一般采用格室较浅的叶轮。叶片和壳体内壁的初始间隙应在0.10—0.20mm。卸料器既可以铸造，也可以焊接。从维修方便又能保证有足够强度及减轻重量等因素考虑，往往叶轮采用钢板焊制，壳体用耐磨铸铁铸造。不论任何情况，选用叶片的材料硬度比壳体低是合理的。因为维修或更换叶片比更换外壳容易。3、影响叶轮式卸料器工作性能的因素1.漏气：由于卸料器的进料侧和排料侧存在压力差，通过间隙泄漏和叶轮格室带进的上升高压气流，会阻碍物料颗粒顺利进入卸料器格室，因而导致卸料器的填充系数和通过能力减小，同时还会加速卸料器内部部件磨损。2.叶片数量：正确确定叶轮叶片数量对减少漏气、提高卸料器工作性能也是很关键的。一般来说，6个叶片的叶轮在运转过程中，能保证在进料口和排料口之间的每侧至少有1个叶片能有效地起着迷宫式密封的作用；8个叶片的叶轮则至少有2个叶片能起着迷宫式密封作用。叶片数量太少自然不足以起防漏作用，数量太多则叶片之间的夹角变小，使叶片形成格室变窄，因而可能使物料较难以从叶轮中降落下来，而且会妨碍大块物料的进入和排出。对于流动性较好的粉粒物料且当密封要求较高时，可以采用较多的叶片数，但最多不宜超过10片。3.进料口宽度：在规定的叶轮转速下，进入卸料器的物料数量，与进料速度和进料断面有关。4.转速：转速对卸料器的通过能力的影响也很大，在低转速时，叶轮格室有充分时间从进料口进料，此时，通过能力岁转速成正比的增长。从理论上讲，其最大通过能力只能达到由进料口断面所限定的最大供料数值。实际上由于叶轮的转动、压力差及漏气气流的作用，影响了进料速度，其有效最大通过能力总是低于理论供料量。通常卸料器转速在15--50选取，应根据物料特性，卸料器结构形式等综合考虑。5.物料特性：影响卸料器工作性能的物料特性主要有：流动性、密度和堆密度、粒度、分布、粘性、磨削性、腐蚀性、硬度、流化性等。这些物性对决定卸料器的结构形式和制作材料，卸料器的充填系数以及有关参数等都有实际意义。一般来说，表面光滑，粒度均匀、流动性较好，密度大的颗粒，由于其降落速度较大，在装料和卸料过程所受各种阻力较小，因而能顺利进、排料，并使卸料器的充填系数和通过能力增大。6.叶片形状：在物料进入卸料器的过程中，叶片形状对格室的充填形状影响较大。通过对进入卸料器颗粒运动轨迹的分析，目前应用最广的中心进料，径向直线形叶片的卸料器进料条件并不十分有利，因为六如其内部的物料会被叶片弹回。而对于中心进料情况，如采用与颗粒运动轨迹相适应的向着转动方向弯曲的叶片，其进料条件较好，颗粒进入格室时的摩擦碰撞影响较小，会获得较高的充填系数和通过能力。7.进料角度：进料角度是卸料器重要的结构参数之一。进料角是指处在进料中心线与叶轮外圆交点上的颗粒重力的径向矢量与叶轮铅垂中心线所夹的圆心角。它确定了卸料器壳体圆周上的进料位置，即进料的偏心度。试验表明，进料口向转动方向偏移的偏心进料（进料角度>15º）的径向直线形叶片叶轮的通过能力,较中心进料的前弯叶片叶轮的通过能力更大些.而进料口逆着旋转方向移动的偏心进料是的充填系数,则要比中心进料时差,这是由于叶片形状与颗粒运动轨迹不相一致,进入叶轮的颗粒受叶片撞击\反弹干扰了充填过程的缘故.8.排料口:其位置一般由结构和输送工艺要求确定,处于中心部位的占绝大多数.影响卸料器工作性能除上述诸多因素外,还有温度,卸料器体的结构强度,刚度,制造精度及装配质量等,所以在设计和选择卸料器时要慎重.卸料器的主要技术参数如下表：（表4.1）型号规格TGFY.2TGFY.4(5)TGFY.6.3TGFY.8(10)TGFY.16TGFY.25叶轮直径*宽度mm200×125200×150220×200250×240300×250350×310容量（升）24(5)6.38(10)1625转速（转、分）40--6025--5020--4515--40配用动力（KW）0.15-0.370.370.55—0.750.75-11.1—1.5外形尺寸（长宽高）233×220×298293×246×352347×270×352336×310×352401×360×520493×415×572重量（KG）2532455689105根据上表的技术参数，计算得TGFY4.(5)的卸料能力为18.2吨每小时。按照卸料器的卸料能力一般是系统输送量的0.5-1倍，而本次系统要求的输送能力为10吨每小时，TGFY4.(5)卸料器能满足要求，所以选用它。根据以上的分析计算，其设计的系统平面图如下：图4.5设计系统图结论将近三个月的毕业设计即将结束，此次毕业设计是对大学四年来我们所学知识的一次综合性检验，并为我们即将面临的工作打下一个坚实的基础。从此过程中我们增强了对以往所学知识的实际应用，并从中学到了很多新的东西，同时也发现了自己的许多不足之处。此次毕业设计的吸送式气流送系统，从功能的实现以及生产效率方面考虑，本次毕业设计是成功的，它实现了预定的各项设计要求。它不仅可以大大减少工人的劳动强度,而且由于安装快捷方便,结构简单，因此也提高了生产效率,日输送小麦上百吨.另外,由于输料管可以按照需要任意增减管段,所以它可以实现在短时间内更换输送的目的地.但客观的说，由于本次设计的吸送式气流送系统是纯理论的东西,并且本人也缺乏实践经验,因此此次设计的吸送式气流送难免会存在不足的地方。参考文献[1]璞良贵，纪名刚主编。机械设计。第七版.北京：高等教育出版社，2001[2]黎润钟主编，发酵工厂设备.北京：中国轻工业出版社，2000[3]徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12[4]李克永，化工机械手册.天津：天津大学出版社，1991.5[5]GzeslawStrumillo,TadeuszKudra.Drying:Principles,Applicationsanddesign.InstituteofChemicalEngineering,LodzTechnicalUniversity,Poland[6]杨伦，谢一华.气气流送工程.北京：机械工业出版社，2006.1[7]张慎衷.气气流讼系统输送风速的确定原则和鼓风机风量换算方法.西安：中国物料搬运学会第一届学术年会论文集，1980[8]交通部科学研究院水运所编，气气流送装置的设计计算.北京：科学技术文献出版社，1981[9]黄标著.力输送.上海：上海科技出版社.1984[10]李诗久主编。工程流体力学。北京：机械工业出版社.1984[11]周乃知，朱凤德主编.气气流送原理与设计计算.郑州：河南科学技术出版社.1981[12]杨伦，气气流送技术的现状与未来，成都：中国物运学会第二届学术年会论文集，1984致谢本论文即将完成之际，我要向所有曾经给予我帮助的人表示我衷心的感谢。在此，我要特别感谢的是我的指导老师：张绪坤老师。在整个设计过程中，张老师都细心地为我指导，并为我的毕业设计提出了很多宝贵的意见。张老师渊博的知识，严谨的治学态度，以及刻苦的钻研精神将是我永远学习的榜样。在这里，我要向张老师表达我深深的谢意，并对老师说：老师，您辛苦了！最后，谨向所有给予我帮助和关心鼓励我的老师、同学和朋友，致以诚挚的谢意！是你们的帮助我才能一步一步完成此次的毕业设计，感谢各位对我的支持和帮助，谢谢大家！目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章总论 11.1项目名称与承办单位 11.2研究工作的依据、内容及范围 11.3编制原则 31.4项目概况 31.5技术经济指标 51.6结论 6第二章项目背景及建设必要性 82.1项目背景 82.2建设的必要性 9第三章建设条件 113.1项目区概况 113.2建设地点选择 错误！未定义书签。3.3项目建设条件优劣势分析 错误！未定义书签。第四章市场分析与销售方案 134.1市场分析 134.2营销策略、方案、模式 14第五章建设方案 155.1建设规模和产品方案 155.2建设规划和布局 155.3运输 185.4建设标准 185.5公用工程 205.6工艺技术方案 215.7设备方案 215.8节能减排措施 24第六章环境影响评价 256.1环境影响 256.2环境保护与治理措施 266.3评价与审批 28第七章项目组织与管理 297.1组织机构与职能划分 297.2劳动定员 297.3经营管理措施 307.4技术培训 30第八章劳动、安全、卫生与消防 318.1编制依据及采用的标准 318.2安全卫生防护原则 318.3自然灾害危害因素分析及防范措施 328.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施 PAGEREF