气力输送是利用气流（通常是空气）的作用输送粉状或颗粒状物料的一种输送方式。典型的气力输送面粉厂的工艺见图1。物料经平筛和磨粉机后，通过一楼的三通接料器进行气固混合，由垂直管道将物料提升到四楼，经沙克龙卸料器进行气固分离，分离后的物料进入下一道平筛和磨粉机，气流则经汇集管进入风机，经沙克龙和布袋进行二级除尘。该系统在输送物料的同时，还可以对物料进行冷却和除湿，起到了一风多用的作用。
图1 气力输送面粉厂工艺流程
根据设备组合情况的不同，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式、混合式、循环式等基本形式。常见的气力输送形式及其特点见表1。
表1 常见气力输送网路的形式和特点
沉降速度umf
即相对于流体的最大速度（终端速度）。可用下式计算：
式中：ut——颗粒的自由沉降速度，m/s;
d——颗粒直径，m;
ρs,ρ——分别为颗粒和流体的密度，kg/m3;
g——重力加速度，m/s2.
设沉降速度为umf的物体，放在垂直向上的速度为υ的均匀气流中，则物体运动的绝对速度υ物为：
υ物=υ-umf
此时，如果υ=υmf，则物体的绝对速度υ物=0，即物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。这时的气流速度称为物体的悬浮速度υ悬。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即υ悬=umf。当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动。
在垂直输送管道中，气流的速度必须大于物料的悬浮速度。悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。但是，物料在乘积的运动十分复杂，受着多方面因素的影响；同时，被输送物料的形状通常是不规则的，所以，各种物料的实际悬浮速度需要通过实验来确定。
在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，因而其悬浮和运动状态更为复杂。在选择气流速度时，通常仍以垂直管道内的悬浮速度为依据。部分谷类物料的悬浮速度见表2。
表2 部分谷类物料悬浮速度参考值
1. 接料器和供料器
接料器和供料器是使物料与空气混合并送入输料管的设备。对接料器结构的要求是：
1)物料和空气在接料器中应能允分混合，有效地发挥气流的悬浮和推动作用，防止掉料。
2)接料器的结构要使空气通畅进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。
3)使进入气流的物料尽可能与气流的流动方向相一致，避免逆向进料。在某些情况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推动物料的能量消耗。
接料器用于负压环境（如双筒形吸嘴，三道接料器等），供料器用于正压环境。前者用于吸气式风运装置，后者用于压气式风运装置。常见的接料器和供料器见表3。
表3 常见的接料器和供料器
2. 卸料器
卸料器是使物料从气流中分离出来的设备。对它的要求是：
1)分离效率要高。
2)性能要稳定。即当输送稍的变化时（例如风量或浓度发生变化），也要具有稳定的分离能力。
3)结构要简单，体积要紧凑。容易磨损的部位能拆卸更换，检查维修方便。
4)对于分离颗粒的卸料器，具有“一风多用”的作用。根据用途的不同，卸料器可分为粉状物卸料器和粒状物料卸料器。粉状物料卸料器通常即采用沙克龙除尘器。常用卸料器的形式特点见表4。
表4 常用卸料器的形式特点
3. 关风器
关风器是使卸料器或除尘器在与外界有压力差的情况下，能够顺利排料而又不致泄漏空气的一种设备。关风器要求有良好的气密性能，排料要连续可靠，不易破碎物料，外形尺寸要小，高度要低。常用的关风器有需要传动的叶轮式关风器和不需传动的料封压力门关风器等。叶轮式关风器的结构及性能与叶轮式供料器相同（参阅本章第三节）。料封压力门关风器（简称压力门）有如图2所示的几种形式。它是依靠堆积一定高度的物料来保持气密要求的。
图2 料封压力门
图2a是最简单的料封压力门。它是一节垂直放置的管子。管壁镶有玻璃观察窗。管子的下端装有倾斜的压力活门。当管子上端与卸料器的出口连接后，在压砣和卸料内负压的作用下，压力活门自动关上。管中物料堆积的高度应愈高，这个高度可借移动压砣的距离来调节。图2b所示的料封压力门关风器，其管子下端的启闭由锥体来控制。锥体用橡筋悬挂在转轴上。转动转轴，可调节橡筋的拉力，亦即调节管内物料堆积的高度。在有足够高度的情况下，如装用图2c所示的具有两道压力门的关风器，则可提高闭风效果。
4. 风机
气力输送系统常采用高压风机作气源。常见的高压离心风机有8-81型、9-19型，罗茨风机等，罗茨风机适用于管网阻力波动大、流量要求较稳定的场合，如脉冲式气力输送系统。
PART.04
1. 设计原则及步骤
气力输送网路的设计与计算的任务是，根据规定的条件设计确定网路的组合形式以及各输料管和风运设备的规格尺寸，计算网路所需要的风量和压力损失，从而正确选用风机和电动机，以保证网路经济可靠地工作。其设计依据主要有：
1)生产规模及工作制度；
2)原粮的性质及其成品的种类和等级；
3)厂房结构形式，以及仓库和附属车间的结合情况；
4)工艺流程和作业机的布置情况；
5)技术经济指标和环境保护要求；
6)操作管理条件和技术措施的可能性等。
气力输送系统的设计步骤为：
1）根据系统的要求和特点选择组合形式（压送、吸送等）；2）根据设备布置图画出气力输送网路的草图；
3）确定工作参数；
4）进行阻力计算，确定主要工作设备的形式、材料和结构尺寸；
5）根据总风量和总压损选择合适的风机，计算所需功率和配用电机；
6）确定其它辅助设备及其安装位置等。
2. 气力输送系统主要参数的确定
1）输送量的确定
输送量的大小是由工艺过程规定的。在设计时应该是输料管在正常工作中可能遇到的最大物料量，所以应该考虑一定的储备，即：
G算=αG
式中G算——计算输送量
G——设计输送量
a ——储备系数
储备系数的大小，应根据具体情况分析确定。单纯为了输送的安全，不适当地提高α值，将造成设备的增多和动力的浪费。而且，由于计算结果不符合生产的实际情况，将带来操作上的困难并容易发生故障。粮食中工厂各道工序的储备系数α值通常在1.1-1.2之间。车间与车间之间以及码头和移动式气力输送装置a≥1.2~1.5。
2）风速的确定
动力消耗几乎与风速的三次方成正比，输料管中的风速过高，则动力消耗变大。风速过低，对物料输送量变比的适应性小，工作不稳定，容易发生堵塞或掉料。所以应陔在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量采取低风速。
通常，当物料的比重和颗粒愈大，输送浓度愈高、或者管道有弯曲和水平输送时，所需风速应取较大数值，反之则取较低数值。通常对于粒度均匀的物料可取其悬浮物速度的1.5~2.5倍，对于不均匀的物料，可取其悬浮物的5~10倍。食品加主厂输料管中的风速一般为：粮粒υ=20～25m／s；粉状物料υ=16~20m／s。
3）输送浓度的确定
输送浓度μ指输料管中所输送的物料量与空气量之比，亦称混合比或浓度比，即每公斤空气所输送的物料的公斤数。即：
式中：Ｇ物——单位时间所输送的物料重量，kg/h
G气——单位时间内通过输料管的空气重量，kg/h
从上式可见，输送一定数量的物料所需的空气与输送浓度μ成反比。μ值大，所需的空气少。输送空气少，则动力消耗就可减少且整个网络的管道、卸料器、除尘器以及风机等也可缩小，这样，原材料消耗和投资费用都可节省。但是，浓度过高，输送压力损失将增大，操作较困难，并且容易引起堵塞或掉料。另外，考虑到空气有时还兼有通风和风选的任务，都必须保证有一定的风量。在选定输送浓度时，还要考虑风量和阻力是否与风机的风量和压力相适应，风机能否在较高的效率下工作。否则，浓度虽然是高的，但风机并不在较高效率下工作，动力消耗就不一定会降低。
目前我国面粉厂的气力输送浓度，中小型厂，麦间为μ=2~4，粉间为μ=0.5~3。大型厂，麦间为μ=4~6，粉间为μ=2~5。米厂输送稻谷、谷糙混合物和糙米，μ=3~5；输送米糠，μ=0.5~2。码头及移动式气力输送装置，当采用高压离心风机时，μ=8~14。
根据选定的输送浓度值μ，所需的风量Q应为：
式中：G物——输送量，kg/h
γ——空气的比重，γ=1.2kg/m3
Q——风量，m3/h
已知风量Q和风速υ，输料管的管径D可用下式计算：
3. 压力损失的计算
1）阻力计算
气力输送系统压力损失的计算，一般根据实验和理论分析的方法进行。因实验的条件和分析归纳的方法不同，得出的系数和计算公式也不尽相同。下面介绍常用方法。
气力输送网路的压力损失H，可以归纳为由两部分组成：一部分空气携带物料进行输送的压力损失H物，另一部分为空气卸掉物料后进行输送和净化的压力损失H辅，即：
输送物料的压力损失H物包括从空气和物料进入输送系统到卸料器为止的所有压力损失。以图3为例，即空气自磨粉机吸入，携带物料经接料器、输料管、弯头直至卸料器为止的全部压力损失，它将由下列各项压力损失所组成：
H物=H机+H接+H加+H摩+H弯+H复+H升+H卸
图3 气力输送系统的风运压力损失
4. 风机的确定
根据网路的压力损失H，考虑到计算上的偏差等因素，要求风机提供的压力为：
H风机=1.1×H （kg/m2）
式中：1.1——压力附加系数
风机应提供的风量Q风机，等于各根输料管风量之和，再考虑设备的漏风等其它因素。因此：
Q风机=1.2×∑Q (m3/h)
式中：∑Q——各根输料管风量之和，m3/h
1.2——风量附加系数
根据H风机和Q风机就可选择合适型号和转速的风机，并计算其所需要的功率，配置适当的电动机。
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