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1、 1气流输送系统的设计气流输送系统的设计1.1.绪论绪论1.11.1 气流输送概况气流输送概况气流输送是利用气流作为载体，在管道中输送粉、粒状固体物料。空气(或惰性气体)的流动由输送管两端的压力差来实现，直接给输送管内的物料颗粒提供移动所需要的能量。气流输送系统要有气源。供料装置、输送管道以及从输送空气中分离出被输送物料的分离设备等部件的合理选择和布置，可使工厂的布局和操作更为灵活。物料的流动速度可以控制和记录，因而可以设计全自动控制的气力输送系统。气流输送技术在工业上应用始于 19 世纪上半叶。第一次实际使用的气力输送系统是真空系统，用于输送木屑和谷物。20 世纪初则更多地使用正压系统，输送
2、速度比较高，被输送的颗粒物料悬浮于气体中，称为稀相输送。有记载的是HGasterstadt 于 1924 年公开发表的论文。他提出了描述空气流动及气一固混合物在输送管中流动压降的理论规律。他的主要研究对象是颗粒体及谷物(如小麦)。至今，当用于这类特性的物料时，他提出的经验公式仍是正确的。现在许多诸如制药、食品、塑料、水泥、化工、建材、采矿等工业部门，已普遍采用气力输送技术来输送不同的颗粒物料，一般用于物料的贮存、运输、供料及计量等工序。尽管这样，但至今这种输送方法仍没有形成一门完善的技术，其理论研究大大落后于实际应用。许多气力输送理论只能应用于少数有选择的物料，例如某些物料仅适用于稀相单管输送
3、和脉冲单管输送。稀相气力输送装置的理论计算是将气一固两相流过程看成是气一固两相流态化过程来进行的。我国学者秦雯光、李洪钟对物料颗粒在垂直管和水平管中的流动做了较深入的研究。国外学者 Zenz、狩野武等也做过大量的研究工作，并对一些物料的最佳料气比、管道压损和空气耗量等进行计算。计算结果将直接关系到气力输送装置的性能、投资、生产费用及风机等附属设备的选用。总之对于稀相输送，已经有了较为全面的、能用于实际工程的理论计算公式。当然，由于物料特性参数的不同，选择合适的计算公式是设计的关键。对于密相动压、密相静压输送(脉冲输送)，经过实验已认识到输送功率与空气速度的平方成正比，输送物料和输送管道的摩擦损
4、失与输送速度的 23 次方成正比。所以，对于这类气力输送装置，降低气流速度、提高料气比是提高其输送效率的关2键。这类气力输送装置的压降计算公式也很多，但大多是计算水平管或垂直管压损的经验公式和经验数据，而且使用范围也有一定的限制。对于双管(内旁通管或外旁通管)间歇式压送，由于其输送的不连续性和在输送中随机补气等非稳态特性，至今尚未见有任何理论报道，但由于其一系列的优点，这项技术得到了迅速的发展。对它的设计大多以实际经验和经验公式或曲线为基础来进行。通常，生产厂家在设计适合于某种新物料的气力输送系统前，要在中试装置进行输送试验，用户只能从在气力输送的研究、调试中积累了丰富经验的著名厂家所推荐的系
5、统中进行选择。1.21.2 气流输送系统的分类气流输送系统的分类物料在输送管道中的流动状态实际很复杂，主要随气流速度、气流中的物料量和物料本身特性等的不同而变化。通常，根据输送管道中气流速度的大小及物料量的多少，物料在输送管道中的流动状态可分为两大类：一类为悬浮流，物料颗粒依靠高速气流的动压而被推动；另一类为栓流，物料颗粒依靠气流的动压或静压而被推动。除此之外，气力输送系统的分类方法还有：按在输送管道中形成气流的方法，可分为吸送式和压送式；按输送压力的高低，可分为高压式和低压式；按发送装置的不同，可分为机械式和仓压式；按输送管的配置形式，可分为单管输送和双管输送，双管输送又分为内旁通管式和外旁
6、通管式；按气源提供方式的不同，可分为连续供气和脉冲供气。目前常将气力输送系统分为以下四种。1、压力式气力输送系统这种系统包括普通的吸送式、压送式和吸送、压送组合式三种。物料在负压或正压状况下的空气流中被输送。2、机械式气力输送系统这种系统是在输送管线的进口，通过特殊设计的旋转供料器或像涡轮、螺旋一样的供料器，将空气和物料混合后送人混合室与空气喷嘴喷出的气流接触而被输送。这种系统要求的空气压力较高，产生密集的料流。3、高压式气力输送系统这种系统中，物料加入发送装置的高压仓中，进入此仓的高压空气引起物料流动并将物料送人输送管输送，称为密相输送。工作压力越高，物料就能在更高的浓度与更长的距离下被输送
7、。34、脉冲式气力输送系统这种系统要求连续补充脉冲空气进人输送管中，以确保被输送物料流态化，并沿整个输送线路流动。此外，根据颗粒在输送管道中的密集程度，气流输送分为：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0.125 的输送过程，操作气速较高（约 1830ms） 。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
8、为 2040min-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。1.31.3 气流输送系统的主要设备和部件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
9、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。1.41.4 气流输送系统的类型和特点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 98kPa)和高真空(真空度为 4060kPa)两种。压送式根据系统作用压力，可分为高压压力为(17)105Pa和低压(压力在05105Pa 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
10、)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：41.51.5 负压气流输送的发展概况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。五十年设计参数输送物料特性负压气流输送 是否最优？负压气流输送 是否可能？对其他输送方式的
11、探讨分析装置基本组成装置草图各种气流输送方式比较是否是确切的 气流输送方式确定的气流输送方式细部设计图 1.1 择定气流输送的流程示意图5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、
12、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
13、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。1.61.6 选本课题的依据和意义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
14、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。6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
15、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
16、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
