管径选择与管道压力降计算(三)92~137

5气一固两相流

5.1简述

5.1.1气体和固体在管道内一起的流动称为气一固两相流动（简称气一固两相

流）。气一固两相流出现在气力输送系统中。

气力输送按其被输送物料在管道中的运动状态可分为以下儿类，见图5.1.1-

1和图5.1.1—2所小。

5.1.1.1稀相动压气力输送

在输送物料时，物料悬浮在管中并呈均匀分布，在水平管道中呈飞翔状态，

空隙率很大，物料输送主要靠由较高速度在工作气体所形成的动能来实现。气流

速度通常在12m/s至40m/s之间，质量输送比（简称输送比，即被输送物料的

质量流量与工作气体质量流量之比，以m表示）通常在1〜5之间，对于粒料，输

送比可高达15o

5.1.1.2密相动压气力输送

物料在管道内已不再均匀分布，而呈密集状态，物料从气流中分离出来，但

管道并未被堵塞，物料呈沙丘状，密相动压输送亦是依靠工作气体的动能来实

现的。

通常密相动压输送中，气流速度在8〜15m/s之间，输送比（m）在15〜20之

间，对于易充气的物料，输送比（m）可高达200以上。

5.1.1.3密相静压气力输送

物料在管道中沉积、密集而栓塞管道，依靠工作气体的静压来推送物料，比

起前两种输送方式，密相静压输送的气流速度更低，输送比（m）更高。

5.1.2设计气力输送系统时，应根据被输送物料的特性、装置的技术经济要求以

及生产过程的工艺特性和工艺要求等因素，选择合适的输送方式。要考虑温度对

被输送物料的影响，同时系统中应采取消除静电和防爆措施，确保安全操作。

确定正确的输送方式后，可根据系统的允许压力降和工作气体的流量选择送

风或引风设备。

5.1.3气力输送系统的压力降包括输送管道（包括管件）和附属设备，如分离器、

喷嘴或吸嘴以及袋滤机等的压力降。本章只给出管道（包括管件）压力降的计算公

式，附属设备压力降的计算可参考有关制造厂的产品说明和其他的文献资料。

Q)

＞稀相动压气力榆送

叫

＞密相油压气力输送

Q)密相静压

］栓流输送

>＞播相部压气力榆送

J密相潜压

柱流输送

图5.1.1-1水平气力输送物料运动状态

Q)(e)S＜U»S

U.＞Uf⑹

-------------------------/容相静压密相静压

稀相动压气力输送密相动压气力输送拴瓶输送柱流输送

\---------------1yz----------/

密相静压气力输送

图5.1.1—2垂直气力输送物料运动状态

5.2计算方法

5.2.1气力输送是一门半经验半理论的学科。化工物料品种繁多，形状各异。设

计气力输送装置时，可根据实际应用装置，选取设计参数，若无实际装置参考，

可通过实验来确定，也可从与被输送物料性质接近（指形状、密度等物理性质接近）

的实际装置中选取有关数据。

5.2.1.1在某一•气体流速下输送物料其压力降最小，该气体流速称为经济流速，

以Ue表不O

5.2.1.2当气体流速低到某一值时，输送物料开始沉积而堵塞管道，此时的气体

流速称为噎塞流速，用Uh表示。

5.2.1.3稀相动压输送时，气体流速大于经济流速。密相动压输送时，气体流速

介于经济流速与噎塞流速间，密相静压输送的气体流速则低于噎塞流速。输送过

程中，随着输送距离的加大，有时应逐渐加大输送管径以适应流速的增加。

5.2.1.4经济流速和噎塞流速由实验测定，输送比则可根据物料特性及输送方式

来确定

m=——（5.2.1—1）

%

式中

m—料一气质量输送比，简称输送比，

Ws-----物料质量流量，kg/h；

WG——气体质量流量，kg/h；

5.2.1.5使物料保持悬浮状态的气体最小流速称为悬浮流速，以Vt表示，由实验

测定，亦可由下式估算：

对于粉料（通常粒径小于0.001m称为粉料）

18的（5.2.1—2）

对于粒状物料（通常粒径大于0.001m称为粒料）：

y（_[3ggi色-J0.5

，一枚（5.2.1—3）

式中

Vt----悬浮流速，m/s；

d——输送物料的当量球径（同体积圆球的直径），m；

Ps——输送物料的堆积密度，kg/m3；

Pf-工作气体的密度，kg/n?；

g-----重力加速度，m/s2；

gf一工作气体的粘度，Pa-So

5.2.2稀相动压气力输送管压力降计算

稀相动力气力输送的气体流速高于经济流速(上)，计算时，应首先选定气体流

速(Uf),uf由经验选定，或由下式估算：

uf=KL7(ps/1000)+Kd•£,(5.2.2—1)

式中

Uf-----气体流速，m/s；

KL——输送物料的粒度系数，见表522—1；

Kd——输送物料的特性系数，取2X10-5〜5X10-5,对于干燥粉料取较小值，

Lt-----输送距离，m

Lt=L|+niLh+r^Lz+iibLb(5.2.2—2)

Li——水平管长度，m；

L2——倾斜管长度，m；

U------垂直管长度，m；

Lb——弯管当量长度，m；90°弯管当量长度见表522—2；

ni——垂直管校正系数，1.3〜2.0

n2一倾斜管校正系数

n2=l+2a(m一1)/兀或ri2=l.l〜1.5；

a——倾斜宜管与水平面的夹角，rad,

nb——弯管数量。

其余符号意义同前。

除上述可由式(522—1)估算可外，亦可以u『2Vt作为初选气体流速。

气力输送中，满足工况要求可以选用的气体流速和输送比的范围是较宽的，

但如何确定最优方案却是比较困难的。本章提到的经济流速，是指输送管中物料

颗粒在气流中由均匀分布到不再均匀分布的临界点，即稀相动压输送与密相动压

输送间的临界点，并非输送中气流的最优流速。一般气力输送计算中应选择几组

气体流速及料”气输送比，进行压力降、管径和风机选择等计算，然后根据装置

的具体情况，从经济角度来选取较优的方案。

止匕外，气力输送中，工作气体的密度、流速以及与此有关的其他参数(如后面

提到的料一气容积比等)值是有变化的。通常在稀相和输送距离不远的密相动压输

送中，这种变化可以忽略。在本章有关的计算公式中，上述参数是指输送管入口

端(对压送式装置)或输送管出口端(对吸送式装置)的值。对于密相静压输送或距离

较远的密相动压输送中，由于压力变化较大，在进行有关计算时，应采用平均值。

物料的粒度系数KL表表5.2.2—1

颗粒大小

物料种类KL值

m

粉料<0.00110-16

均质粒状物料0.001-0.0116-20

细块状物料0.01-0.0220-22

中块状物料0.02-0.0822-25

90°弯管当量长度Lb(m)表5.2.2—2

Ro/D

物料种小\^46810

粉状料4〜85-106-108-10

大小均匀的颗粒—8-1012〜1616-20

大小不均匀的小块粒——28〜3535〜45

大小均匀的大块粒——60〜8070-90

注：氏——弯管的曲率半径，m；D——输送管内直径，mo

选定气体流速(小)及输送比(m)后，根据下式计算输送管起始段的内直径(D)：

D=—l--------%--------(5.2.2—3)

•加•pf•uf

式中

D——输送管内直径，mo

其余符号意义同前。

稀相动压气力输送管道压力降由直管段压力降(/Pmt)、弯管段压力降(/Pmb)

和管件局部压力降(/Pe)三部分组成，分述如下。

5.2.2.1直管段压力降(/Pmt)计算

直管段压力降是由两部分组成：加速段压力降(/Psa)和恒速段压力降(/Psc)，

即

/Pmt=/Psa+/PsC(5.2.2—4)

(1)加速段压力降(2Psa)计算

在长距离输送中，由于管道总压力降较大，加速段压力降相对较小，可以忽

略不计，但在短距离输送中，必须计算。

对垂直输料管，物料达到稳定运动时的速度(Vm)常取

Vm=uf-Vt(5.2.2—5)

处于垂直加速段的物料速度(Vs)可按图5.2.1—1根据参数(m。及(uf/VJ值查

得Vs/uf而求得，其中参数

m\=2gLhJW(5.2.2-6)

式中

Lh0——垂直直管加速段长度，m。

其余符号意义同前。

设计计算时，先计算垂直加速段长度(Lh。)，令Vs=Vm，根据Uf/Vt及Vs/

Uf(也即Vm/Uf)数值,查图5.2.2—1得到m”则有

m•V2

工(522—6a)

2g

式中符号意义同前。

若Lh0>Lh,则说明整个垂直段，物料一直处于加速状态，此时&。=&,用

式(522—6)及图5.2.2—1计算Vs。

若Lh°WLh，则在垂直段中，物料已达到稳定运动状态，且加速段末期，物料

速度Vs=Vmo

对水平输料管，物料达到稳定运动时的速度(Vm)常近似取

Vm=Uf—V起(5.2.2—7)

或Vm««(0.70—0.85)Uf(5.2.2—7a)

式中

V超——物料在水平输料管中的起始流速，m/so

处于水平加速段的物粒速度(Vs),可按图5.2.2—2根据参数(im)及(Vm/Uf)值

查得Vs/山而求得，其中参数

m-gLoH(5.2.2—8)

式中

Lo水平加速段长度，m。

其余符号意义同前。

设计计算时，先计算水平加速段长度(L0),令Vs=Vm，根据Vm/Uf及Vs/

Uf(即Vm/Uf)数值，查图522—2得到U12,则有

2g(5.2.2—8a)

式中符号意义同前。

若LO>L1,则说明整个水平直管段物料一直处于加速状态，此时L0=L，用式

(5.2.2—8)及图5.2.2—2计算VSo

若LoWL”则在水平直管段中，物料已达到稳定运动状态，且加速段末段，

物料速度Vs=Vm。

对于倾斜直管加速段，可先求得垂直加速段的速度比(Vs/时，再乘以sina

而求得倾斜直管加速比(Vs/Uf),a为倾斜角(与水平方向的夹角)。

设物料由初始速度(V0)加速到VS,加速度阻力系数仇a)为：

Asa=2X(Vs—V0)/uf(5.2.2—9)

△入=心•m•pi•(M)/2(5.2.2—10)

式中

Xsa——加速段阻力系数；

Vo——物料初始速度，m/s；

其余符号意义同前。

图5.2.2——1垂直管加速段Vs/u”与叫的关系

0.010.11.01020

图5.2.2—2水平管加速段Vs/Uf与m2的关系

(2)恒速段压力降(/Psc)计算

稀相动压输送时直管恒速段压力降计算公式如下：

垂直直管

肛侬舞加箝小｝

(5.2.2—11)

其中

片1+0.0156[^^^产

(5.2.2—12)

水平直管

(5.2.2—13)

其中

Vc=ut-C•Vt(5.2.2—14)

C=0.55+0.0032Fr0f!5(5.2.2—15)

Fr=uJ(gD产§(5.2.2—16)

Frc=Vc/(gD)“(5.2.2—17)

式中

/Pr——纯工作气体单相流动时的压力降，Pa；

N―工作气体的摩擦阻力系数。

其余符号意义同前。

倾角为的倾斜直管，可用垂直直管的计算公式，但其中

r|=sina+O.O156Fr085(5.2.2—18)

以上各式中，/Pf、储分别为纯工作气体(空气)单相流动时的压力降及摩擦阻

力系数，及值根据雷诺数按有关公式计算。表522—3给出了及的实验值。

直管摩擦阻力系数(3(实验值)表5.2.2-3

管道内径Xf

mm新钢管旧钢管特别旧的积垢钢管

0.0250.0490.0650.078以上

0.0500.0380.0490.057以上

0.0750.0330.0420.049以上

0.1000.0300.0380.049以上

0.1500.0270.0330.038以上

0.2000.0250.0300.035以上

0.2500.0230.0280.032以上

0.3000.0220.0270.030以上

0.3500.0220.0260.029以上

0.4000.0210.0250.028以上

0.4500.0200.0240.027以上

0.5000.0200.0230.026以上

要注意的是式(522—11)和式(522—13)只适用于表5.2.2—5所列的有关范

围，若超出适用范围则应按下式计算/Psc：

(5.2.2—19)

式中

L3——水平直管或垂直直管或倾斜直管恒速段长度，m；

居——与物料自重及悬浮有关的阻力系数，简的计算公式见下表:

水平直管垂直直管倾斜直管

2尸2

强,产5福-2小尸产

入hrFr♦

(5.2.2—20)(5.2.2-21)(5,2.2-22)

9m——料一气最大速度比，其值等于Vm/Uf,当物料流速达到最大值Vm时,

物料就处于恒速运动状态。/值的计算公式见下表。

(pm粉装物料粒装物料

171—（一，滓）［1—（等）丁产

(1+24AF4尸L”

水平直管^FrFrt(1一然二)

(5.2.2-23)

(5.2.2-24)

1一年［1+架Fr2—府)产

1喘尸2M（1心产,

垂直直管1_~Frt^

(5.2.2-25)

(5.2.2-26)

1一口-。-冬”）（1-繇加a）产

倾斜直管垂直直管的＜Pm与sina的乘积(1-、•尸"2)

Lt

(5.2.2-27)

式中

N——物料运动时与管壁的摩擦阻力系数，一般需实测，也可参照表522—

4选取；

Fi——以气体流速（w）为基准的弗鲁特数，见式（522—16）；

Frt——以悬浮流速（VJ为基准的弗鲁特数，Frt=；（5.2.2—28）

（g。）

Xss——与物料颗粒间碰撞有关的阻力系数，需实测，当输送比较小或物料粒

度较均匀及气体流速较低时，可以忽略不计。

其余符号意义同前。

物料冲击回转圆盘时测得的认值表5.2.2—4

入S

入S

淬火钢板普通钢板硬质铝板软质铜板

玻璃球ds=0.0040.00250.00320.00510.0053

小麦0.00320.00240.00320.0032

煤ds=O.003〜0.0050.00230.00190.00170.0012

焦炭dsxl=0.0045X50.00140.00340.00400.0019

石英ds=0.003-0.0050.00600.00720.01850.0310

—一—

碳化硅ds=0.0030.0360

玻璃球碎片(ds=O.008)的球碎片约占1/3一0.0123一一

式(5.2.2—11)与式(5.2.2—13)适用范围表5.2.2—5

物性或参数适用范围

气体密度kg/m30.58-2.19

物料密度kg/m31000~3378

物料粒径m0.0000376-0.0073

管道内径m0.00678-0.65

气流速度m/s1.66-35

输:医比0.088—70.5

0.338—3260

5.2.2.2弯管压力降(力Pmb)计算

假定弯管进口处物料流速(1)等于弯管出口处物料流速(V4)(实际上进、出口

速度有差异，但工程计算中，这样假定不会引起多大误差)。

弯管压力降可折成当量长度后计算，由弯管曲率半径(Ro)计算Ro/D,然后

按表5.2.2-2得当量长度(L。/Pmb为计算长度等于%的水平直管的压力降。

522.3管件压力降(/Pfp)的计算

在设计气力输送管道时，应尽可能少设置管件，以减少局部压力降。阀门、

三通及异径管等管件的压力降(/Pfp)的计算，是通过将其折算成当量长度的水平

直管后，计算水平直管压力降的办法来实现的。对气一固两相流的阀门和管件的

当量长度见表522—6。

管件当量长度折算表表5.2.2—6

输送管道管径

m

管件名称0.10.1250.150.20.250.30.350.4

当量长度

m

阀门1.52.02.53.55.06.07.08.5

三通1014172432405060

异径管2.53.5468101215

弯管11.41.72.43.24.05.06.0

长度为1的软管21

内径为d的移动

150d

吸嘴

蝶阀8

5.2.3密相动压气力输送管压力降计算

密相动压气力输送时，气体流速高于噎塞流速(Uh),而低于经济流速(%),可

表示为：Uh<U|<ueo(5.2.3—1)

同稀相动压气力输送压力降的计算一样，先选定气体流速(W)，并根据实验或

参考已有装置确定输送比(m)。由于比应小于“，因此应先估算经济流速。经济

流速(Ue)的估算公式如下：

%=2.87。1•匕(5.2.3—2)

或Ue=2Vt(5.2.3—3)

式中

fw——颗粒对管壁的滑动摩擦系数，由实验测定。

其余符号意义同前。

密相动压气力输送管道压力降由直管段压力降(/Pmt)、弯管段压力降(/Pmb)

和管件压力降(/Pfp)三部分组成，分述如下。

5.23.1直管段压力降(/Pmt)计算

直管段压力降(Pmt)由加速段压力降(/Psa)和恒速段压力降(/Psc)两部分组

成。i般情况下，加速段的长度较短，加速段的压力降可以忽略不计。直管内恒

速段的压力降为：

ALsp版J山他gm

△Pm尸方・〒+一^-

式中

Ls—水平管道长度或垂直管道提升高度，m；对于倾斜直管，Ls为倾

斜直管长度与sina的乘积；

一曰“八％=匕"%=1一三VX

(Pm'料一气最大速度比，此处为(5.2.3—5)

fk——比例常数；对垂直管fk=l，对水平管fk=Vte/uc;

以上fk、(Pm中的Vte为实效悬浮流速，实效悬浮流速的计算公式如下：

Vte=Vt(l.1+5.715)(5.2.3—6)

式中

Vte-----实效悬浮流速，m/s；

3=亿•秋

8——料一气容积输送比，优飞・pa(5.2.3—7)

3值的实测范围为：粒料6=0.03〜0.10,粉料3=0.07〜0.4。

其余符号意义同前。

5.23.2弯管及管件压力降(/Pmb、/Pfp)

对于弯管及其它管件的压力降，是将其折算成当量长度来计算的，折算

值见表5.2.2—6o

5.2.4密相静压气力输送管压力降计算

密相静压气力输送是低速高浓度输送装置，而且是较好的中等距离输送方式,

密相静压输送的气流速度低于噎塞速度。

输送比关联式为：

狙=227(科/6尸3电”75(524—1)

式中

G-----气体质量流速，kg/(m2•s)o

其余符号意义同前。

密相静压气力输送压力降计算公式如下；

水平直管压力降

△Fmt=5mLi横吟“g/(,>25

(5.2.4—2)

垂直直管压力降

/Pmt=2mpfgLh(5.2.4—3)

倾斜直管压力降

ZlPmt=2mpf•g•L2•sina(5.2.4—3a)

弯管压力降

△Pmb=(Af+A2b♦m)*•噜(1+Kb)

(5.2.4—4)

式中

Kb与曲率半径(Ro)有关的系数:

当弯管由水平转向垂直时，Kb=13.8—O.3(Ro/D)；

当弯管由垂直转向水平时，Kb=2.1—O.O3(Ro/D)；

L6

Kb——物料运动阻力系数，X2b=3.75Fr-o

其余符号意义同前。

密相静压输送时，加速段压力降可以忽略。管件压力降可通过折算成当量长

度水平直管来计算，管件折算见表522—6。

5.2.5分流管压力降的计算

等截面Y形分流圆管在水平面内的压力降为:

=e•Pf点/2(5.2.5—1)

式中

W..

£=(方)2—G(歹)+02+?»3］。3(/)2+「］

Vv1YV1W1(5.2.5—2)

系数Ci、C2、C3和(p平见表5.2.5—1。

W\——分流前物料的体积流量，m3/h；

3

W2——分流后物料的体积流量，m/h；

m3——分流后的料一气质量输送比。

其余符号意义同前。

Cl、C2、C3和(P值表5.2.5—1

分叉角30°45°60°90°120°

Ci1.601.591.501.210.85

C20.880.970.910.930.78

C30.510.480.550.740.85

<p0.090.090.070.060.10

5.2.6肘形管压力降计算

设计中应避免或尽量少用肘形管。

肘形管压力降(/Pe)为:

+'W|/2(5.2.6—1)

式中

力——纯工作气体在肘形管中单相流动的阻力系数;

P——形状系数，对90°肘形管0=0.66。

其余符号意义同前。

5.2.7排料压力降

在压送式气力输送中，物料将从输送管末端直接向大气或向分离室排出，排

料的压力降计算公式如下;

PelX吗

△Pef=(1+0.64?n)

2(5.2.7—1)

式中

/Pef-排料压力降，Pa；

Pef一输送管末端出口处气体密度，kg/n?；

ucf---输送管末端出口处气体流速，m/s。

其余符号意义同前。

5.2.8功率计算

压气机所需功率(N)等于克服气力输送系统压力降所需的功率。

%•平

N=，

102•:g(5.2.8—1)

式中

N——风机功率，kW；

3

VG——工作气体体积流量，m/s

VG=Ke•A•Uf(5.2.8—2)

Kc——系统漏气增加的系数，一般取1.1~1.2；

He——风机效率，一般取0.65；

/Pt——系统总压力降，即输送管道压力降及管道附件压力降及其他部件

压降之和，Pa；

A——管道截面积，m2

A^-D2(5.2.8—3)

其余符号意义同前。

5.2.9计算例题

5.2.9.1例1：某装置吸送产品，已知输送物料为粒料，平均粒径ds=0.0035m,

最大输送量Ws=4000kg/h,物料堆积密度ps=1320kg/n?,测得悬浮流速Vt

=8m/s,物料与管壁的摩擦系数M=0.0024,装置的系统布置见图5.2.9-1所示。

1——吸嘴；2——分离器；3——袋滤器；4——消声器；5——空压机。

图5.2.9—1产品吸送系统示意图

试决定系统主要参数，并计算压力降。

解：(1)根据物料性质，采用稀相动压输送比较合适，用空气为工作气体。选

择输送比m=5.7o

(2)估算气体流速(w),由式(522—1)得：

U(=KLJ(p/=00)+Kd•Lt

Ps=1320kg/n?,KL取18,0取4X10小

由公式(5.2.2—2)Lt=L]+niLh—112L2—取觊

Li=90+20+50=160m,L2=0,Lh=1.4m,m取1.6,90°弯头1个，45°弯

头2个，近似取90°弯头2个，nb=2,L(,取10m。

得：Lt=160+1.6X1.4+0+2X10=182.24m

%=18V(1320/1000)-|-4X10-5X182.24=20.69m/s

取Uf=20m/s

(3)空气密度取pf=1.29kg/n?,由式(5.2.2—3),求输送管道内径(D)

I忆1/4000

=0.098m

304KXmXp(Xu{30^^X5.7X1.29X20

取D=0.1m

(4)计算系统管道压力降时，分为垂直直管及水平直管两大部分。

由空气物性表查得20℃、相对湿度50%时空气的运动粘度为

52

yf=1.512X10-m/s

由式(5.2.2—16)和式(522—28),求弗鲁特数

亦_20V8

Fr-•.=....=20Frt=…,―t”=一；-------

Vg-DV9.81X0.1Ng•D,9.81X0.1

雷诺数

uXD20X0.1

Re={=1.32X10$

工.512X10"

纯空气在管内流动时，处于湍流状态，因此对于光滑管有

,_0,31640.3164

人一融市,=0.0166

G.32X105)°为

a.为求垂直管上吸嘴末端的物料流速(V)由式(5.2.2—6)先计算参数(取Lh。

=&=1.4)

mj=2g£ho/V，=2X9.81X1.4/82=0.429

查图5.2.2—1,当mi=0.429,Uf/Vt=20/8=2.5时

Vs/uf=0.38Vs=0.38X20=7.6m/s

对垂直直管，根据式(522—26)计算物料达到稳定运动时的流速Vm

―罂无产)1一豺+^^(202—82)

*1-^Frt21一零空X82

L4

Vm=(pm•Uf=0.57X20=11.4m/s

若按式(522—5),Vm=w一%,算得Vm=20—8=12m/s

可见两种方法算出的Vm值很接近。

由于Vs=7.6m/s小于Vm，因此可以得知物料颗粒尚未达到应有的稳定(最

大)流速，前面取Lho=Lh=1.4正确。

进出A点弯管物料流速V|=V4=7.6m/so

b.对水平直管，求物料达到稳定运动，即达到最大流速Vm可按式(522—

24)计算：

1一\\一一寺F")(1-萼^

/=--------------------------------------

《1一尹e

-卡X8，)(T)

=0.684

0.0024xg2)

Vm=(pm-Uf=0.684X20=13.7m/s

根据式(5.2.2—7a)计算Vm=(0.70〜0.85)•uf=0.75X20=15m/s,两者结果

相差无儿，取Vm=13.7m/s

c.计算水平加速段长度L(),由式(5.2.2—8)得:

♦V"2g

由于加速段末期，物料颗粒速度Vs=Vm=13.7m/s,因此当Vm/Uf=0.684,

Vs/uf=0.684时，查图5.2.2—2得，m2=4.5

计算得Lo=4.5X82/(2X9.81)=14.7m,即由A点开始，经14.7m的加速段

后，物料由初始流速Vo=7.6m/s达到最大流速Vm=13.7m/s

d.计算水平管加速段压降Psa根据式(522—10)和式(522—9)：

♦次♦Pf,M/2

V

^=2X———-=2X(13.7-7.6)/20=0.61

得/Psa=0.61X5.7X1.29X202/2=897.06Pa

e.计算水平管恒速段压降ZIP*按式(522-13)

△Re=APf(1+根线”义85鼻_)

根据式(522—14)及式(522—17)

V

Vc=u(~CVt斤rc=-^二

vgD

由式(5.2.2—15)得：

C=0.55+0.0032Fr085=0.55+0.0032X(20)085=0.591

Vc=20—0.591X8=15.3m/s

A81X0.1

系统中共有三个弯管(90°一个，45°两个)，相当于90°弯管两个，Ro/D

=6,查表522—2得当量长度Lb=10m,两个弯管总长度为20m,恒速段总长度

Lt=90+20+50+20-14.7=165.3m,按第1章“单相流(不可压缩流体)”的“单相

流”压力降公式来计算恒速段水平直管摩擦压力降/Pf：

•，粤=0.0166X噜型宇2=7079.5Pa

即：D&U.1Z

△B=7079.5(1+5.7x［鬻*15.3°6SX)=13256.8Pa

得ZH：c0.016615.3X8

(5)已知吸嘴、分离器、袋滤器以及连接管等压力降之和为6164Pa,忽略了

垂直直管(L4m)的压力降，则系统总压降为：

/Pt=6164+897.06+13256.8=20317.9Pa

将已知的参数和计算结果，对照表522—5校核，得知是符合适用范围的,

因此本例所采用的有关公式是合适的。

(6)计算压气机功率

由式(5.2.8—3)计算管道内截面积(A)：

A=冲=空X0.P=0.00785m2

44

取Ke=l.l,由式(5.2.8—2)得：

VG=KC-A•Uf

=1.1X0.00785X20

=0.1727m3/s

根据式(528—1)计算压气机功率N：

取%=0.65,得:

0.1727X20317.9

N==5.39kW

102X0.65X9.31

本例中给出一组uf和m值，设计计算时应再选择儿组，进行经济比较后,

确定最优方案。

5.2.9.2例2：某厂拟设计一套密相动压输送物料的压送式装置，物料量Ws=

3

20000kg/h,物料粒径ds=0.0041m,物料堆积密度ps=1351kg/m,悬浮流速(Vt)

测定为8.2m/s,颗粒对管壁的滑动摩擦系数fw=0.45,容积输送比6=0.035,工

作气体为空气，温度300K,试决定输送系统的主要参数并计算管道压力降。物料

输送系统示意图如下。

1——鼓风机；2——消声器；3——储气罐；4——进料喷嘴；

5——出料分离器。

图5.2.9—2物料压送系统示意图

解：(1)实效悬浮流速(VQ按式(5.2.3—6)计算：

Vte=(l.l+5.715)Vt=(l.1+5.71X0.035)X8.2=10.66m/s

(2)计算经济流速上,按式(523—2)和式(5.2.3—3)

%=2.87沅•匕=2.87义Jo.45X8.2=15.79m/s

或ue=2Vt=2X8.2=16.4m/s

(3)取气体流速Uf=13m/s(<l5.79m/s)

(4)计算输送比(m)

由质量输送比(m)及料气容积输送比(3)的定义，即采用式(521—1)及式(5.

2.3—7)来计算:

W3^3*仇

加=打'

WG•pa

8•p1351X0.03547.3

m=---t=-------------------=~-

得到：PtPfPf

以上Uf和Pf分别为工作气体在输送管内的平均流速和平均密度。

(5)输送管的内直径计算

由式(5.2.2—3)得:

=J_/2000

30

j3.14X^XjofX13

=0.1073m

若取D=0.1m,则有

一忆

国冗・m*Pf•(30。)2

=___________2000

3.14X^^X0X《3OXO.1/

=14.96m/s=15m/s(<15.79m/s)

故可取D=0.10m,Uf=15m/s

(6)按式(5.2.3—4)计算水平直管的压力降(/Pmti)：

APL，.科•♦九♦二•pf♦g•刀堂=o71

APnQ2+<pm，九u{15a?1

5^=1--VK=l-0-71ToTTl=0.402

由表5.2.2—3得Xf=0.030Ls=120m(其中包括两个弯头的当量长度)得：

(7)按式(523—4)计算垂直直管的压力降(/Pmt2)：

A=1—W~=0.289

10

0.03X25X152Xft.1X25X47,3X9.81,,”八上心

△A尸D仙=-----o^X2---------+----------^289---------=8Q43.75^+40139.75Pa

(8)已知喷嘴、消声器、储气罐和风管等压力降为20000Pa,则系统总压力降

(不包括排料压力损失)为：

/Pmt=(4050+843.75)pt+98343.1+40139.5+20000

=4893.75pf+158482.6Pa

(9)按式(527-1)计算排料压力降:

△尸-"/(i+o.64w)

乙

(10)由于工作气体在输送管的入口和出口端的压力、密度和流速均为未知

数(工作气体在输送管中的平均流速已经计算得到)，因此以下计算将用试差法。

令输送管入口端的压力为P1,密度为P1，流速为U1，输送管出口端(在管内

一侧)分别为P2、P2和U2，而平均值为Pf>Pf和Uf=15m/So同时假定输送过程

在等温条件

下进行，空气按理想气体考虑，因此有以下关系：

P)U|=P2U2=PfUfp]U]=P2U2=pfUf

Pi/pi=P2/p2=Pf/Pf=RT/M

若排料罐直接连通大气，大气压取为101300Pa,则有

Pi=^101300+4Pef

=101300+^-^X(14-0.64X^^)

NPt

第一次假定Pf=0.2Xl()6pa,则

66

P2u2=Pf-uf=0.2X10X15=3X10

_M0.2X106X29一/

R7，-&314X300为OOtjT.325kg/m5

由p2U2=pfUf=2.325X15=34.88

D34.88X3X10647.3、

B=101300+一荻及一(1+0.64X2^)

得P2=108086.67Pa,若按简单算术平均值计算P”即Pf=(Pi+P2)/2

P1=2X0.2X106-108086.67=291913.33Pa

P,-P2=183826.66Pa

由于系统总压力降(不包括排料压力降)

ZPml=4893.75X2.325+158482.6=169860.57Pa

与假设不符，作第二次假定Pf=0.192Xl()6pa

同理

6

P2u2=PfUf=0.192X106X15=2.88X10

6

U2=2.88X10/P

0.192X106X29

^^87314X300X1000=2.232kg/m

由

P2U2=pfUf=2.232X15=33.49

33.49X2.88X106