气力输送系统基础理论和基本计算
影响气力输送运行的主要参数:
固气比、气流速度、管道输送水平长度、输送垂直长度、弯头数量、物料特性、管道粗糙度
1、气体方程
理想气体状态方程是描述气体行为的基本方程之一。它表达了气体的压力、体积和温度之间的关系。理想气体状态方程的数学表达式为PV = nRT,其中P表示气体的压力,V表示气体的体积,n表示气体的物质量,R表示气体常数,T表示气体的温度。这个方程可以用来计算气体在不同条件下的性质,例如压力和体积的变化。
理想气体状态方程的应用非常广泛。在化学、物理、工程等领域,我们可以利用这个方程来计算气体的性质,例如气体的密度、摩尔质量和摩尔体积等。通过理解和应用理想气体状态方程,我们可以更好地理解气体的行为和性质,为相关领域的研究和应用提供基础。
固气比的定义和重要性
2、固气比
是指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,用表示。即:m 固/G 气。固气比的计算公式为M = ρ / u,其中ρ表示气体的密度,u表示气体的速度。
m值的选定受风机性能、物料特性、输送条件等多方面因数的制约,它是一个设计输送装置经济型和工作可靠性的重要参数。固气比的数值越大,表示气体的流动性越差,反之则表示流动性越好。因而对应的管径和除尘分离设备越小,而且单位能耗也越低。但m值太大,将会导致导致输送状态进入不稳定区,甚至发生堵管。
固气比在工程和物理领域中具有广泛的应用。通过固气比的计算和分析,我们可以评估气体在管道、喷嘴和涡轮机等设备中的流动性能,为相关工程设计和优化提供依据。固气比还可以用来研究气体的压缩性和传播性,对于理解和预测气体的行为和性质具有重要意义。
物料特性对固气比的影响
物料的特性对固气比有着重要的影响。不同物料的密度和速度会导致固气比的变化。例如,对于相同速度的气体流动,密度较大的物料会导致固气比较小,而密度较小的物料会导致固气比较大。此外,物料的粘度和温度也会对固气比产生影响。
了解物料特性对固气比的影响可以帮助我们更好地理解和控制气体流动的性质。在工程设计和优化中,我们需要考虑物料的特性,选择合适的管道尺寸和设备参数,以确保气体的流动性能满足要求。同时,对于特定物料的固气比,我们还可以通过实验和模拟来研究和预测气体的行为和性质。
速度的定义和影响
3、气体速度、固体速度及悬浮速度、沉降速度沉降速度
是指颗粒在流体中下沉时,流体阻力等于浮重时,颗粒的最大恒定沉降速度。悬浮速度是指当流体以沉降速度向上流动时,颗粒表现为不上升也不下降,处于某一水平位置的摆动状态,这时的流体速度即称之为悬浮速度。空气中球体的悬浮速度计算公式为:
因此在垂直管道中,理论上只要气气流速度大于沉降速度,颗粒即会被送走。工程中为保证输送的安全性,垂直管道的输送速度般应νa≧(1.3~1.7)ν0对水平管道一般取νa≧(2~3)ν0输送中物料实际的运行速度小于空气的速度。
近视如下:
垂直管道:νs≈νa-ν0
水平管道:νsx(0.7~0.85)νa
4 、压力、压力降
纯气体在管道中流动时的摩擦阻力为:
ΔΡ=λ·L/d·ρa:νa
2/2
其中:
λ:管道摩擦系数
L:管道长度 m
D:管道直径 m
Ρa:空气密度 k/m3
νa:空气流动速度 m/s
气力输送装置的压降包括输送段压降、除尘装置压降和系统内各管件、阀件压降。
其中直管输送段压降 P:
P1= pf﹢ pa﹢ pr﹢ pi
pf -- 气体与管壁的摩擦损失
pa--颗粒加速所需的惯性压降Pa--
pr--使颗粒悬浮并上升的重力压降Pr--
pi-- 颗粒自身及与管壁的碰撞与摩擦压降
5、 气力输送相图
6、气力输送的状态(稀相输送和密相输送)
根据气力输送状态相图分析可知,气固两项流动时,物料的运动状态随着输送风速的变化而变化的。当输送风速高时物料处于悬浮状态,呈均匀分布地被气流带走;随着输送风速的降低,物料开始积集;之后,部分物料在管道中积聚呈集团脉动态输送;继续降低输送风速物料堵塞截面,形成不稳定的料栓,这时料栓被空气的压力推动输送;再降低输送风速,不稳定的料栓将成为稳定的料栓,由空气的压力推动输送。
7、风机的选用
风机的选择首先应以风量和压头满足工艺要求为基本条件,同时兼顾经济性、安装形式、噪音要求。明确工艺要求中时恒定流里还是恒定压力,压力、流里变化时对工艺影响的敏感程度等确定风机的形式。罗茨风机属于恒流里风机,风压随管道负载压力的变化而变化,风量变化很小。离心风机属于恒压力风机,风量随负载变化而变化,风压变化很小。风机特性曲线与流型图上的压降特性曲线适配。
如图,加料里为 G1 时,风机 II 和风机 工均能满足稀相输送的操作条件。
加料量增加到 G2 时,风机工已不能满足稀相输送的条件。
加料量增加到 G3 时,两台风机都不能满足稀相输送的条件。
风机特性曲线越陡峭(如正位移式风机),在稀相输送区操作范围内颗粒加料里的调节余地越大。
8、加料器的选用
需要考虑颗粒特性(流动性、粘附性、易碎性、大小、形状、温度等),操作压力,是否连续。
来源:安徽耐力德气力输送