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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士論文
氣流輸送系統(tǒng)
1 緒 論
1.1 氣流輸送的概況
氣流輸送（又稱(chēng)氣力輸送），即利用氣流的能量，在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料，是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用。氣流輸送裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可作水平的、垂直的或傾斜方向的輸送，在輸送過(guò)程中還可同時(shí)進(jìn)行物料的加熱、冷卻、輸送和氣流分級(jí)等物理操作或某些化學(xué)操作。與機(jī)械輸送相比，此法能量消耗較大，顆粒易受破損，設(shè)備也易受磨蝕。含水量多、有粘附性或在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生靜電的物料，不宜于進(jìn)行氣流輸送。當(dāng)人們從自然風(fēng)力吹石卷塵和日常生活中見(jiàn)的吮吸現(xiàn)象得到啟示后，就設(shè)想到利用氣流在管道中運(yùn)送物料?；谶@個(gè)想法，早在1810年英國(guó)Medhurst就提出了利用管道將郵件作氣流輸送的方案。因此，氣流輸送技術(shù)乃始于成件物品的筒式輸送。數(shù)十年后氣流輸送才開(kāi)始用來(lái)卸送谷物，棉花等散狀物料，出現(xiàn)了第一臺(tái)浮船式氣流卸船設(shè)備以及固定式的吸糧機(jī)設(shè)備。這些氣流卸船設(shè)備問(wèn)世之后曾經(jīng)在歐洲各國(guó)，特別是在當(dāng)時(shí)的糧食輸入大國(guó)，如英國(guó)，荷蘭，德國(guó)等獲得了應(yīng)用和普及。
氣流輸送具有防塵效果好；便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力；在輸送過(guò)程中，可以同時(shí)進(jìn)行多種工藝操作，如混合、粉碎、分選、輸送、冷卻；防止物料受潮、污染或混入雜物等優(yōu)點(diǎn)，因而在鑄造、冶金、化工、建材、糧食加工等部門(mén)都得到應(yīng)用。近年來(lái)，氣流輸送技術(shù)在以往低壓氣流輸送和高壓輸送技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)拓應(yīng)用。例如，將粉料噴吹送入高溫熔化的液態(tài)金屬中；利用港口吸卸谷物的吸糧機(jī)原理將氣流輸送技術(shù)用語(yǔ)高溫熔渣的吸出清理；對(duì)以往難以輸送物料的輸送技術(shù)；磨損性大的物料的輸送技術(shù)以及塑料成形體中物件的輸送技術(shù)等。
我國(guó)從1985年就在港口對(duì)氣流輸送技術(shù)進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)并應(yīng)用于卸船，其他各行業(yè)也開(kāi)發(fā)了多種形式氣流輸送裝備在生產(chǎn)上獲得了應(yīng)用。如建立了風(fēng)送系統(tǒng)的面粉廠，氣流輸送煙絲，鑄造車(chē)間型砂氣流輸送技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)。
除此之外，我國(guó)其他行業(yè)中氣流輸送的發(fā)展也很快，鑄造車(chē)間中的型砂，新砂，舊砂，煤粉和粘土粉等造型材料均已實(shí)現(xiàn)了氣流輸送，特別是近年來(lái)新一代低風(fēng)速高混合比氣流輸送裝置的開(kāi)發(fā)和成功應(yīng)用使我國(guó)的氣流輸送技術(shù)水品有很大的提高。 我國(guó)早已成立中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)物料搬運(yùn)專(zhuān)業(yè)分會(huì)，并設(shè)立了管道物料輸送技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)。在各行業(yè)和地方還成立了糧食、鑄造行業(yè)的氣流輸送等專(zhuān)業(yè)學(xué)組，這一切均將促進(jìn)氣流輸送技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展。
1.2 氣流輸送的分類(lèi)
根據(jù)顆粒在輸送管道中的密集程度，氣流輸送分為：①稀相輸送。固體含量低于100kg/m3或固氣比（固體輸送量與相應(yīng)氣體用量的質(zhì)量流率比）為0.1~25的輸送過(guò)程，操作氣速較高（約18～30m／s）。②密相輸送。固體含量高于100kg/m3或固氣比大于25的輸送過(guò)程。操作氣速較低，用較高的氣壓壓送。間歇充氣罐式密相輸送。是將顆粒分批加入壓力罐，然后通氣吹松，待罐內(nèi)達(dá)一定壓力后，打開(kāi)放料閥，將顆粒物料吹入輸送管中輸送。脈沖式輸送是將一股壓縮空氣通入下罐，將物料吹松；另一股頻率為20～40min-1脈沖壓縮空氣流吹入輸料管入口，在管道內(nèi)形成交替排列的小段料柱和小段氣柱，借空氣壓力推動(dòng)前進(jìn)。密相輸送的輸送能力大，可壓送較長(zhǎng)距離，物料破損和設(shè)備磨損較小，能耗也較省。
1.3 氣流輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備和部件
吸送氣流輸送系統(tǒng)一般由受料器(如喉管、吸嘴、發(fā)送器等)、輸送管、風(fēng)管、分離器(常用的有容積式和旋風(fēng)式兩種)、鎖氣器(常用的有翻板式和回轉(zhuǎn)式兩種，既可作為喂料器，又可作為卸料器)、除塵器和風(fēng)機(jī)(如離心式風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水環(huán)真空泵、空壓機(jī)等)等設(shè)備和部件組成。受料器的作用是進(jìn)人物料，造成合適的料氣比，使物料啟動(dòng)、加速。分離器的作用是將物料與空氣分離，并對(duì)物料進(jìn)行分選。鎖氣器的作用是均勻供料或卸料，同時(shí)阻止空氣漏入。風(fēng)機(jī)的作用是為系統(tǒng)提供動(dòng)力。真空吸送系統(tǒng)常用高壓離心風(fēng)機(jī)或水環(huán)真空泵；而壓送系統(tǒng)則需用羅茨鼓風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)。
1.4 氣流輸送系統(tǒng)的類(lèi)型和特點(diǎn)
氣流輸送系統(tǒng)根據(jù)工作壓力不同，可以分為吸送式和壓送式兩大類(lèi)。吸送式根據(jù)系統(tǒng)的真空度，可分為低真空(真空度小于9．8kPa)和高真空(真空度為40～60kPa)兩種。壓送式根據(jù)系統(tǒng)作用壓力，可分為高壓[壓力為(1～7)×105Pa]和低壓(壓力在0．5×105Pa以下)兩種。此外還有在系統(tǒng)中既有吸送又有壓送的混合系統(tǒng)、封閉循環(huán)系統(tǒng)(空氣作閉路循環(huán)，物料可全部回收)和脈沖負(fù)壓氣流輸送系統(tǒng)。由于氣流輸送系統(tǒng)的類(lèi)型相當(dāng)多，所以在設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種方式是十分重要的，它關(guān)系到功能的實(shí)現(xiàn)和生產(chǎn)的安全等等。擇定氣流輸送方式的一般程序步驟如下圖：
設(shè)計(jì)參數(shù)
輸送物料特性
負(fù)壓氣流輸送是否最優(yōu)？
負(fù)壓氣流輸送是否可能？
對(duì)其他輸送方式的探討分析
裝置基本組成
裝置草圖
各種氣流輸送方式比較
是否是確切的氣流輸送方式
確定的氣流輸送方式
細(xì)部設(shè)計(jì)
圖1.1 擇定氣流輸送的流程示意圖
1.5 負(fù)壓氣流輸送的發(fā)展概況
負(fù)壓氣流輸送就是通過(guò)降低輸送室的壓力以降低濕分的沸點(diǎn)，達(dá)到在低溫下輸送的目的。工業(yè)輸送器按其加熱方式可分為傳導(dǎo)式和對(duì)流式兩大類(lèi)?；仡櫣I(yè)輸送器的發(fā)展，又可分為幾個(gè)階段，五十年代以前，主要是以傳導(dǎo)式（例如箱式烘箱、真空輸送箱）為主。從手工裝卸料發(fā)展到半機(jī)械化、機(jī)械化和連續(xù)式輸送。五十年代以后，輸送技術(shù)的開(kāi)發(fā)為滿(mǎn)足工業(yè)輸送的處理量大、高效、連續(xù)化、自動(dòng)化的要求，重點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)流式輸送器的研究和開(kāi)發(fā)。到七十年代初，對(duì)流式輸送器已取代傳導(dǎo)式輸送器的主導(dǎo)地位。但隨著工業(yè)的發(fā)展，在節(jié)能、環(huán)保、潔凈等方面，對(duì)輸送器提出新的要求，而這些又是對(duì)流式輸送器一時(shí)難以解決的要求，因而傳導(dǎo)式又得到新的發(fā)展。從七十年代到八十年代初，各種新型的傳導(dǎo)式輸送器（例如多層帶式負(fù)壓氣流輸送器、雙錐回轉(zhuǎn)輸送器、葉片式、振動(dòng)式輸送器等）取代對(duì)流式輸送器逐漸增多。當(dāng)然為適應(yīng)對(duì)節(jié)能、環(huán)保、潔凈的要求，對(duì)流式也在設(shè)法加以改進(jìn)，例如將傳導(dǎo)式加熱面與流化輸送器結(jié)合起來(lái)等等。負(fù)壓氣流輸送器屬于傳導(dǎo)式輸送，即將冷凝器、真空泵與傳導(dǎo)式輸送器配套，形成負(fù)壓氣流輸送裝置。由于負(fù)壓氣流輸送具有輸送溫度低、輸送速率大、節(jié)能、設(shè)備密閉防污染等特點(diǎn)，因而傳導(dǎo)式輸送器大部分可設(shè)計(jì)成負(fù)壓氣流輸送裝置。負(fù)壓氣流輸送在生物制品、藥品、飲品以及熱敏性物料、氧敏性物料、溶劑回收待輸送中起到獨(dú)特作用。
負(fù)壓氣流輸送器的分類(lèi)隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數(shù)采用密閉和接近密閉型的常壓輸送設(shè)備都被設(shè)計(jì)成負(fù)壓氣流輸送設(shè)備。種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異。其分類(lèi)方法也不相同。按操作方式分，則可分為間歇式和連續(xù)式；按輸送過(guò)程中物料的狀態(tài)分，則可分為靜止型、翻動(dòng)型、攪動(dòng)型和振動(dòng)型；按輸送機(jī)理分，可分為蒸發(fā)型和升華型。由于負(fù)壓氣流輸送設(shè)備能用較低的溫度得到較高的輸送速率，能在低溫下輸送熱敏性物料，也可以輸送氧敏性物料?；蛴腥紵ｋU(xiǎn)的物料，適用于輸送含有溶劑或有毒氣體的物料。溶劑回收容易，能將物料輸送成很低的水分，并可用于低含水率物料的進(jìn)一步輸送，使負(fù)壓氣流輸送技術(shù)得到很大發(fā)展。因而成為目前輸送設(shè)備中主要類(lèi)型之一。
1.6 選本課題的依據(jù)和意義
近年來(lái)，隨著生產(chǎn)發(fā)展和生產(chǎn)過(guò)程日趨自動(dòng)化，對(duì)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，氣流輸送技術(shù)憑借自身的技術(shù)特點(diǎn)得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用。在不斷地探索和創(chuàng)新過(guò)程中，氣流輸送的對(duì)象從早期的谷物，面粉迅速擴(kuò)展到水泥，砂料，化工原料，煤粉等物料。應(yīng)用的范圍遍及糧食，港口，化工，冶金，電力，鑄造，食品，醫(yī)藥等領(lǐng)域。氣流輸送方式從原始到如今完善，合理，初步解決了氣流輸送能耗高，管道磨損及物料破碎等問(wèn)題，提高了氣流輸送技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
氣流輸送裝置新技術(shù)，新設(shè)備，新材料，新工藝的廣乏推廣，以及自身技的不斷完善和提高，自動(dòng)控制新技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化，裝置結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，使氣流輸送技術(shù)作為現(xiàn)代物流的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，將會(huì)發(fā)揮應(yīng)用的作用。
本課題就是基于負(fù)壓氣流輸送技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)可以保護(hù)環(huán)境的思想，設(shè)計(jì)一套合理的氣流輸送系統(tǒng)來(lái)解決實(shí)際的生產(chǎn)問(wèn)題。
從負(fù)壓氣流輸送系統(tǒng)原理和應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)均表明它具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：輸送效率較高，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及有利于保護(hù)環(huán)境等。特別是用于工廠車(chē)間內(nèi)部輸送時(shí)，可以將輸送過(guò)程和生產(chǎn)輸送過(guò)程相結(jié)合，這樣有利于簡(jiǎn)化工藝過(guò)程和設(shè)備。為此，可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
概括起來(lái)， 負(fù)壓氣流輸送系統(tǒng)主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1. 物料輸送時(shí)間只需1秒鐘左右，被輸送物料的溫度不超過(guò)50℃，故輸送速度快，物料品質(zhì)好。
2. 整套裝置處于負(fù)壓狀態(tài)工作，作業(yè)環(huán)境清潔，無(wú)污染。
3. 系統(tǒng)密閉，粉塵飛揚(yáng)逸出少，環(huán)境衛(wèi)生條件好。
4. 整機(jī)容量和蒸汽用量均低于其它輸送設(shè)備，為節(jié)能型產(chǎn)品。
5. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，占地面積小，投資省。
6. 在輸送過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)多種工藝操作，如混合、粉碎、分級(jí)、冷卻、除塵和其他化學(xué)反應(yīng)。
7. 輸送后可以進(jìn)行由數(shù)點(diǎn)集中送往一處或由一處分散送往數(shù)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離操作。
8. 對(duì)于化學(xué)性能不穩(wěn)定的物料，可以采用惰性氣體輸送。
然而，與其他輸送形式相比，其缺點(diǎn)是設(shè)備投資費(fèi)高，由于輸送風(fēng)速高，易產(chǎn)生管道磨損和被輸送物料的破碎。當(dāng)然，上述不足之處在低輸送風(fēng)速、高混合比輸送的情況下可以得到顯著地改善。此外，被輸送物料的顆粒尺寸也受到一定的限制，一般，當(dāng)顆粒尺寸超過(guò)30mm或粘結(jié)性，吸濕性強(qiáng)的物料其輸送較困難。
就是因?yàn)榇嬖谝陨蟽?yōu)缺點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)中，正確的選擇確定其氣流輸送形式和管道布置等是十分重要的。
負(fù)壓氣流輸送系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用，而吸送式氣流輸送最早被人類(lèi)所利用。負(fù)壓輸送系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是依靠風(fēng)機(jī)的抽力，使整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓下工作。系統(tǒng)的真空度較低，一般為6～8kPa。負(fù)壓輸送系統(tǒng)具有設(shè)備比較簡(jiǎn)單，使用和維修簡(jiǎn)便，吸料點(diǎn)處無(wú)粉塵飛揚(yáng)，管道和設(shè)備不嚴(yán)密處不會(huì)冒塵等優(yōu)點(diǎn)。
由于負(fù)壓輸送系統(tǒng)有上述各種優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在被人類(lèi)廣泛使用。本書(shū)就是想設(shè)計(jì)出一套適合設(shè)計(jì)原始條件原始資料的負(fù)壓氣流輸送系統(tǒng)，以達(dá)到要求，解決實(shí)際的生產(chǎn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)原始材料的分析，采用了吸送式氣流輸送。
2 吸送式氣流輸送
2.1 類(lèi)型
吸送式氣流輸送裝置用低于大氣壓力的空氣作為輸送介質(zhì)，它是靠氣源機(jī)械的吸氣作用，在管系中形成一定的真空度，利用具有必要速度的運(yùn)動(dòng)空氣，將物料從某地通過(guò)管道輸送并輸送到一定距離的目的地的一種懸浮式氣流輸送裝置。由于它主要依靠管道內(nèi)的真空度進(jìn)行輸送和輸送，因此，按真空度分有高真空負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置和低真空負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置。通常把真空度高于7.8的裝置稱(chēng)為高真空吸送負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置，低于此真空度值的裝置稱(chēng)為低真空吸送負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置。
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置按結(jié)構(gòu)形式分為移動(dòng)式和固定式兩類(lèi)。移動(dòng)式裝置又可以分為軌道式和無(wú)軌道式（輪胎式）兩種，港口卸船有氣吸負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置還有浮式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置。移動(dòng)式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置按驅(qū)動(dòng)方式又可以分為自行式和非自行式（拖帶）兩種。自行式裝置按使用的動(dòng)力裝置類(lèi)型又分為電動(dòng)的和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
按吸料點(diǎn)數(shù)分，吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置有單點(diǎn)吸料和多點(diǎn)吸料兩種。多點(diǎn)吸料的每個(gè)吸送系統(tǒng)通?？梢杂?-4點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行，它要求各個(gè)吸料口的吸料量必須相對(duì)穩(wěn)定，也可以各點(diǎn)輪流吸料，即部分吸口吸料，其余吸口暫時(shí)關(guān)閉，交替作業(yè)。這種類(lèi)型多用于廠內(nèi)輸送吸送或卸船機(jī)清艙階段的輸送吸送。
按輸送量分，吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置有大型的和小型的。小型的裝置的生產(chǎn)率通常為每小時(shí)數(shù)百公斤至十噸；大型裝置的生產(chǎn)率可由100至每小時(shí)數(shù)百?lài)?。目前港口吸料輸送機(jī)單管輸送系統(tǒng)可以達(dá)到650。
按氣源動(dòng)力裝置分有電動(dòng)的和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)兩類(lèi)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的用得比較廣泛，而內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的多用于小型流動(dòng)式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置和浮游式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置。
2.2 系統(tǒng)組成
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)送系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分組成，其工作順序如下圖：
物料
供料裝置
干燥管
分離裝置
凈化裝置
氣熱源機(jī)械
排至大氣
卸料器
物 料
卸灰閥
灰
圖2.1 吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)主要組成部分
根據(jù)用途要求不同，某些裝置結(jié)構(gòu)形式及其組成可能會(huì)有差別，但不管任何吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)都應(yīng)該有上術(shù)主要部分組成。
2.3 技術(shù)特點(diǎn)
2.3.1 適應(yīng)條件
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置使用于輸送流動(dòng)性較好的粉粒狀物料。它可由一點(diǎn)或多點(diǎn)向某一處輸送集料，作業(yè)范圍廣。由于它采用管道輸送，移動(dòng)靈活方便，而且輸送輸送線(xiàn)路可以任意選取，所以很適宜于場(chǎng)地狹窄的地方輸送物料。例如，用于卸車(chē)，卸船和清艙作業(yè)等。若安裝在廠房受限制的場(chǎng)合，不但極為方便，而且可以使設(shè)備配置易于達(dá)到合理化。
由于吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)在輸送過(guò)程中，輸送氣體在沿程不會(huì)逸入大氣，所以也適宜在廠房?jī)?nèi)輸送有毒的或易污染環(huán)境的粉粒狀物料，尤其適宜用于供料點(diǎn)要求避免揚(yáng)起灰塵的場(chǎng)合。
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置可以連續(xù)輸送供料和連續(xù)輸送輸送。
輸送氣體在輸送物料之后才經(jīng)氣源機(jī)械排入大氣，因此，物料不易混入雜質(zhì)，這一特點(diǎn)適宜于輸送食品、藥物等要求保持衛(wèi)生的物料。
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置能適應(yīng)各種不同船型的船艙輸送卸栽。
2.3.2 優(yōu)點(diǎn)
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置在氣流輸送技術(shù)中是一種較早發(fā)展起來(lái)的輸送方式，目前在世界上使用仍然十分廣泛，這是因?yàn)樗司哂猩闲g(shù)廣泛的適應(yīng)條件外，還具有許多突出的特點(diǎn)：
1. 平均生產(chǎn)率較高，能自行輸送集料，所需操作人員少，而且能大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
2. 構(gòu)造簡(jiǎn)單緊湊，安裝方便，重量輕，造價(jià)低，且能減小安裝場(chǎng)地負(fù)載。
3. 操作靈活簡(jiǎn)單，使用方便，管理維修費(fèi)低。
4. 運(yùn)動(dòng)部件少，工作可靠，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
5. 輸送糧食類(lèi)物料時(shí)，輸送過(guò)程能同時(shí)進(jìn)行輸送。
6. 露天作業(yè)時(shí)，不受氣候和周?chē)h(huán)境條件的影響和限制。
用于港口卸船輸送時(shí)，還具有以下獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：
a. 能徹底輸送并清艙。
b. 不受潮汐和水位變化的影響。
c. 由于吸糧管可以接上擾性管，即使遇到風(fēng)浪發(fā)生船舶搖擺時(shí)，也不會(huì)碰壞艙底板和吸料管，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于內(nèi)河小型木駁船尤為突出。
d. 輸送過(guò)程艙內(nèi)不會(huì)揚(yáng)起灰塵，可以大大改善工作環(huán)境。
e. 物料在出艙輸送過(guò)程處于密封狀態(tài)，無(wú)散落無(wú)賴(lài)哦或混入雜物被污染之憂(yōu)慮。
f. 能均勻卸載，可以防止船舶受浮力不均的影響。
g. 輸料管內(nèi)能保持清潔，容易實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，即輸送一種物料之后，接著用以輸送其他物料。
2.3.3 缺點(diǎn)和限制
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置也存在一些缺點(diǎn)和限制。最引人注目的缺點(diǎn)之一是單位能耗比機(jī)械式輸送高，其能耗系數(shù)通常在0.021-0.038范圍。 其次，真空度與輸送卸料距離有一定限制。卸料距離越長(zhǎng)，裝置所需要真空度越高。隨著真空度增高，氣體密度逐漸減小，氣體輸送物料的能力也將減弱。因此，實(shí)用真空度通常不宜高于6，否則，輸送能力顯著降低，且管道也容易發(fā)生堵塞。
此外，輸送物料的塊度不能過(guò)大，粘度不能太高，通常塊度尺寸應(yīng)小于1/2管徑。
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置雖存在能耗高的缺點(diǎn)，但由于其他費(fèi)用低，因而其總成本通常低于其他輸送方式。
3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 設(shè)計(jì)的原始條件
1．輸送物料：淀粉；
2．處理量：0.5噸/小時(shí)；
3．淀粉初含水率：≤40%；
4．淀粉終含水率：≤14%；
5．系統(tǒng)動(dòng)力：≤40KW；
6．單位蒸汽消耗量：≤2.0kg汽/kg水。
3.2 設(shè)計(jì)程序
在了解條件和對(duì)原始材料進(jìn)行整理和分析后，結(jié)合實(shí)際情況和具體要求，通過(guò)計(jì)算和已掌握的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用綜合的整體的觀點(diǎn)進(jìn)行各項(xiàng)可行性論證，然后進(jìn)行具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
設(shè)計(jì)計(jì)算的順序大致如下：
1.根據(jù)輸送要求，分析物料物理特性，確定輸送條件及輸送工藝流程等。
2.擬定負(fù)壓氣流輸送裝置形式。是采用直管式還是脈沖式系統(tǒng)；套管式還是旋風(fēng)式。
3.選定輸送管管路的布置及主要部件的結(jié)構(gòu)形式，繪制系統(tǒng)布置方案圖并標(biāo)明主要尺寸。
4.確定輸送系統(tǒng)的計(jì)算生產(chǎn)率。
5.確定機(jī)電等有關(guān)配套件類(lèi)型。確定裝置個(gè)主要部件的結(jié)構(gòu)形式、參數(shù)及其尺寸、材料及其要求。
6.確定合理的氣流速度。
7.根據(jù)分析或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)初步選定混合比。
8.確定所需計(jì)算風(fēng)量。
9.計(jì)算輸料管內(nèi)徑。
10.計(jì)算整個(gè)輸送系統(tǒng)的壓力損失。
11.計(jì)算氣源機(jī)械所需功率。
12.由產(chǎn)品目錄選擇合適的風(fēng)機(jī)及其配套的電動(dòng)機(jī)。
如果計(jì)算結(jié)果不合適，應(yīng)該調(diào)整混合比及風(fēng)量、管徑等有關(guān)參數(shù)的值，按上述程序重新計(jì)算。
3.3 計(jì)算方法
吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)由于被輸送物料的物理特性同輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其參數(shù)之間的關(guān)系比較復(fù)雜，即使是同品類(lèi)物料，往往僅變更一二個(gè)參數(shù)（比如輸送空氣速度、混合比、粒度、管徑），就會(huì)引起輸送特性的很大變化。因此，直至目前，試圖用純公式來(lái)進(jìn)行輸送系統(tǒng)的計(jì)算，不是不可能，就是存在很大的誤差，因此常常不能獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。所以，目前解決實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題，最主要的途徑還是依靠試驗(yàn)和一實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并用經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。
3.3.1主要參數(shù)的確定
（1） 輸送量的確定：根據(jù)要求知其輸送量為0.5噸/時(shí)
（2） 混合比的選取：混合比是指在單位時(shí)間內(nèi)輸送的物料質(zhì)量與同一時(shí)間內(nèi)通過(guò)該管道的空氣質(zhì)量之比，用m表示。吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置混合比的選取主要取決于管系條件（輸送管長(zhǎng)度、管內(nèi)壁粗糙狀況、彎管數(shù)量及管道布置方式等）、物料物理特性及氣源機(jī)械的性能（真空度、風(fēng)量等）因數(shù)。m值越大，有利于提高裝置的輸送能力。對(duì)懸浮輸送方式來(lái)說(shuō)，在規(guī)定生產(chǎn)條件下，如選定的m值大，則所需風(fēng)量小，因而可用管徑較小的管道和容量較小的分離，除塵設(shè)備，且單位能耗也低。但若m值過(guò)大，則管路壓力損失增大，要求采用真空度較高的氣源機(jī)械，且輸送管道容易發(fā)生堵塞。反之，如選取的m值小，則所需風(fēng)量大，不僅管徑和分離、除塵等設(shè)備的尺寸都要增大，且由于功率主要消耗在輸送大量空氣而使裝置單位能耗增高。然而選用小的m值，卻可以采用真空度較小的風(fēng)機(jī)。由此看來(lái)，影響m值的因數(shù)很多，其值的范圍也較大，很難用公式簡(jiǎn)單計(jì)算求得。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)盡可能參考各種實(shí)例、憑借已有經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定。一般低真空吸送式負(fù)壓輸送系統(tǒng)裝置，中小型麥廠間m=2—4，大型廠麥間m=4—6。本次選取混合比m=4。
（3）計(jì)算空氣流量的確定：根據(jù)選頂?shù)妮斔突旌媳萴=4，所需風(fēng)量Q應(yīng)為：
（3-1）
式中：--風(fēng)量（/）
--空氣比重，取=1.2
--輸送量
--混合比。其值由經(jīng)驗(yàn)得，一般情況下，中小型廠麥間混合比=2-4，大型廠麥間的混合比=4-6。在此選擇=4。所以按設(shè)計(jì)內(nèi)容要求的風(fēng)量為：
==2083.3（/） （3-2）
在決定氣源機(jī)械的風(fēng)量時(shí)，應(yīng)該加上管道系統(tǒng)的漏氣量，其中，葉輪式卸料器的漏氣量通常約占總風(fēng)量的10%~15%，除塵器約占3%其他關(guān)系約占2%，視裝置結(jié)構(gòu)類(lèi)型一般總漏氣量占系統(tǒng)總風(fēng)量的12%~20%之間。
（4）輸送氣流速度：設(shè)計(jì)吸送式氣流輸送系統(tǒng)時(shí)，能否正確確定物料的合
理輸送氣流速度，是關(guān)系到裝置工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性的極其重要的一環(huán)。這也是決定著輸送裝置工作性能優(yōu)劣的關(guān)鍵。通常每種物料都存在一個(gè)保證顆粒群呈懸浮狀態(tài)進(jìn)行正常輸送的最低風(fēng)速，稱(chēng)為安全輸送空氣速度或經(jīng)濟(jì)速度。如選取的輸送風(fēng)速比安全風(fēng)速高得多，則裝置雖然能安全地輸送物料，但系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力損失太高，功率消耗增大，并且還會(huì)加劇管系（如彎管及與其連接的水平底管壁等）的磨擦，硬氣脆性物料的破碎，這對(duì)于破損質(zhì)量有嚴(yán)格要求的某些物料如種子，糧谷和某些原材料等是不可許的。反之，如選取的氣流輸送速度低于安全速度，則容易形成脈動(dòng)流，此時(shí)壓力損失也會(huì)急劇增高，而且管道極易發(fā)生堵塞，尤其是濕度較大的和有一定粘性的粉粒狀物料，很容易在彎管和供料裝置附近、水平管或傾斜管道底沉淀粘結(jié)，以致造成裝置不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由此看來(lái)，為了使裝置能夠可靠而經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行輸送，必須依據(jù)安全速度來(lái)選定合理輸送氣流速度。安全速度與物料顆粒的粒度、重度、形狀及表面狀態(tài)、管道布置及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、混合比、懸浮速度等諸多因素有關(guān)，很難予以準(zhǔn)確計(jì)算，一般靠試驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。
由于各種物料安全速度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不多，目前在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，常常是借助物料的懸浮速度來(lái)確定其合理的輸送氣流速度。按理物料 在鉛垂管內(nèi)只要有稍高于其懸浮速度的氣流速度便可以進(jìn)行氣流輸送。但物料在實(shí)際輸送過(guò)程，由于顆粒之間顆粒與管壁之間發(fā)生碰撞摩擦、粘著以及物料顆粒繞流彎管時(shí)的動(dòng)能損失，加之顧及到水平管的物料氣流輸送較之鉛垂管輸送易發(fā)生沉淀而造成堵塞，要求水平管比鉛垂管有更高的輸送速度，因此，各種物料的合理輸送速度一般要求比懸浮速度高若干倍。而且，確定的合理輸送速度還必須保證裝置能長(zhǎng)期正常輸送物料。因此，應(yīng)該考慮以下諸多因素可能的影響：
1.鼓風(fēng)機(jī)工作性能的變化。
2.管系漏氣。
3.輸送物料品種及某類(lèi)物料物理特性的可能變化。
4.氣流輸送系統(tǒng)要求具有一定的輸送能力儲(chǔ)備。
5.氣象條件的變化。
綜合以上各項(xiàng)影響因素，同時(shí)考慮到裝置輸料管的輸送距離、彎管數(shù)量等特點(diǎn)，選取的合理輸送速度必須高于安全速度。對(duì)粒度均勻的松散物料，一般取其懸浮速度的1.5-2.5倍作為合理的輸送速度即能保證橫財(cái)輸送。對(duì)于粒度分布非均勻的物料，例如統(tǒng)煤，若按其最大或最小顆粒的懸浮速度來(lái)確定合理輸送速度，都會(huì)得出輸送速度偏高或偏低之弊。實(shí)踐表明，輸送粒度不均勻的物料時(shí)，由于細(xì)顆粒的輸送速度比大顆粒的輸送速度大，在輸送過(guò)程中小顆粒群力圖繞過(guò)大顆粒并促擁著大顆粒物料前進(jìn)，使粒度不同的物料都能進(jìn)行正常輸送。因而在實(shí)際上采用比按粒度分布比例占最多的最大顆粒群測(cè)得的懸浮速度大1倍的氣流速度作為該物種的合理輸送速度，基本上能保證正常輸送。
按已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知諸多物種的輸送速度如下表。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》的第155頁(yè)表4-3）
表3.1 各種輸送物料的主要物理特性與常用的輸送速度
物料名稱(chēng)
平均粒度/mm
真空度/
堆密度/
懸浮速度/
輸送氣流速度
稻谷
3.58
1.02
0.55
7.5
16-25
小麥
4-4.5
1.27-1.49
0.65-0.81
9.8-11
18-30
大麥
3.5-4.2
1.23-1.30
0.6-0.7
9.0-10.5
15-25
玉米
5-10.9
1.22
0.708
11-12.5
18-30
花生
21*12
1.02
0.62-0.64
12-14
16
砂糖
0.51-1.5
1.58
0.72-0.88
8.7-12
25
豌豆
6*5.5
1.26-1.38
0.75-0.8
15-17.5
20
麥芽
0.5
8.1
20
水泥
-
3.2
1.1
0.223
9-25
根據(jù)上表的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我此次選用的輸送氣流速度為20m/s。
（5）被輸送物料的運(yùn)動(dòng)速度：在氣流輸送中，被輸送物料顆粒的
運(yùn)動(dòng)速度比氣流速度慢，兩者存在速度差。氣流繞過(guò)顆粒運(yùn)行的速度差產(chǎn)生阻力，這便是促使顆粒運(yùn)動(dòng)的空氣動(dòng)力，也就是說(shuō)，使顆粒運(yùn)動(dòng)的能量是通過(guò)速度差從氣流向物料顆粒轉(zhuǎn)移的。因此，輸送管內(nèi)物料顆粒的運(yùn)動(dòng)速度是計(jì)算兩相流壓力損失的基礎(chǔ)。
由于兩相流測(cè)試技術(shù)復(fù)雜，目前仍難以提供完備而準(zhǔn)確的物料運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)據(jù)。因此，在吸送式輸送系統(tǒng)的實(shí)際計(jì)算中，仍采用一些近似的求解發(fā)。
對(duì)鉛垂輸料管，物料顆粒達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的速度(m/s)可以近似地取為
（3-3）
=20-10
=10（m/s）
式中：—?dú)饬魉俣龋╩/s）
—物料懸浮速度（m/s）
（取=10 m/s）
處于鉛垂加速段的物料顆粒速度可根據(jù)參數(shù)及有的值由圖4-20查出值，(李克永，主編《化工機(jī)械手冊(cè)》圖4-20)根據(jù)已知的值，即可算出值。參數(shù)可按下式求算：
==1.177 （3-4）
式中：g-- 重力加速度，g= 9.81 m/s
h-- 鉛垂輸料管高度（m）
對(duì)水平輸料管，物料顆粒到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度(m/s)一般可近似的按下式取為：
= =15(m/s) （3-5）
對(duì)于粒度和密度較大的顆粒其值應(yīng)取較小值，反之應(yīng)取較大值。在此取
（6） 輸料管的內(nèi)徑：輸料管起始段內(nèi)徑可按下式確定：
= =191（mm） （3-6）
式中：Q--計(jì)算風(fēng)量
--輸送空氣速度
3.3.2．管系壓力損失的計(jì)算 為了確定輸送裝置有關(guān)部件的合理參數(shù)并估計(jì)
氣源機(jī)械所需的容量和功率，必須計(jì)算吸送系統(tǒng)管系的壓力損失。管系總壓力損失包括純空氣流動(dòng)產(chǎn)生的壓力損失和兩相流中存在物料引起的附加壓力損失。 即
（3-7）
以下分別討論各項(xiàng)壓力損失的組成及其計(jì)算方法。
（1） 純氣流產(chǎn)生的壓力損失。
1.直管沿程的摩擦壓力損失。對(duì)于低真空吸送系統(tǒng)，由于真空度變化不大，氣體沿管路運(yùn)動(dòng)時(shí)其密度變化很小，故可把空氣重度視為常數(shù)，因此，按等容過(guò)程計(jì)算沿程摩擦壓力損失產(chǎn)生的誤差在工程上處于容許范圍。純空氣沿圓形截面管道流動(dòng)產(chǎn)生的摩擦壓力損失通常按下式計(jì)算：
（3-8）
純氣流摩擦阻力系數(shù)a與管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)及管到特性有關(guān),其值主要取決于雷諾數(shù)Re 和管壁表面粗糙度K。吸送式裝置的吸管多數(shù)呈紊流流動(dòng)狀態(tài)。如果被輸送物料有一定磨削性，而且吸送裝置頻繁使用，則輸料管的a也可以按光滑管考慮。其值一般可按下面的方法計(jì)算：
（3-9）
（3-10）
在溫度為20攝氏度，相對(duì)濕度為50%。運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)，
=
則：
=0.016
所以在水平管道中，純空氣壓力損失為：
= =603.14（Pa）
同理，在鉛垂管道內(nèi)純空氣的壓力損失為：
=
=
2） 局部壓力損失。在吸送式氣流輸送裝置的輸料管或風(fēng)管中，常常需要設(shè)置彎管，漸縮或漸擴(kuò)過(guò)渡管，排氣管，集風(fēng)管，三通管等管件?？諝庠诹鹘?jīng)這些部件時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)速度或方向改變，因而需計(jì)算其局部壓力損失。
吸送式氣流輸送裝置局部壓力損失通常用管道中流體動(dòng)壓力的單位倍數(shù)來(lái)表示，可由下式計(jì)算：
= （3-11）
式中：--為氣流的局部阻力系數(shù)。=0.3
（2）雙相流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力損失
1.直管沿程的摩擦壓力損失。它由兩相流運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣與管壁之間和空氣與顆粒之間發(fā)生的摩擦、顆粒與顆粒之間及顆粒與管壁之間碰撞摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。這部分壓力損失可按下式計(jì)算：
= （3-12）
對(duì)水平段，上式中的K值為0.08，即該段的Δpm 為：
= =796.14（Pa）
對(duì)鉛垂管段，式中的K為0.06。所以此段的Δpm為：
= =
K值可以由表4-5中查得。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》第162頁(yè)）。
上式中，有一項(xiàng)沿程阻力的附加系數(shù)K，它是主要由實(shí)驗(yàn)確定的經(jīng)驗(yàn)值，它包含著許多迄今還未被徹底弄清的因素，對(duì)于物理特性不同的物料，它的值是不同的。即使是同類(lèi)無(wú)聊，在不同輸送條件下其值也是不同的。由于K值同許多因素存在著復(fù)雜的關(guān)系，對(duì)它的物理本質(zhì)還不是很清楚，對(duì)它的評(píng)價(jià)也存在多種觀點(diǎn)。因此，要獲得具體條件下的K值，只有通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)資料的初步分析，可以認(rèn)為K值存在如下趨向：
a. K值隨著輸料管直徑的增大而幾乎成線(xiàn)性增長(zhǎng)。這是因?yàn)殡S著管徑的增大，氣流輸送的能力有所下降，表現(xiàn)為物料在管道截面上分布不均勻，導(dǎo)致物料和水平管底管壁摩擦增強(qiáng)，粒子之間的摩擦也會(huì)由于它們濃度增加而最多。
b.水平管的K值高于鉛垂管的K值。
C. K值隨物料粒徑的增大而上升，而且與顆粒形狀和密度也有關(guān)。
d.隨著輸送氣流速度的增大，K值減小。
2.加速壓力損失Δpac 。使物料顆粒在氣流中加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所產(chǎn)生的壓力損失稱(chēng)為加速壓力損失。如果物料顆粒從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始啟動(dòng)加速，則產(chǎn)生的壓力損失稱(chēng)為啟動(dòng)壓力損失。這種壓力損失主要發(fā)生在供料裝置和彎管后面，加速壓力損失一般可用下式計(jì)算：
（3-13）
式中：a-加速壓損系數(shù)
加速壓損系數(shù)由實(shí)驗(yàn)求得，它與物料的種類(lèi)和性質(zhì)，空氣流速，混合比等因素有關(guān)，一般可由下式估算：
（3-14）
式中：--加速區(qū)的物料初速度（m/s）
--物料處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)速度（m/s）。對(duì)鉛垂管情況可由下式求得：
=20-10
=10(m/s)
-物料懸浮速度，=10(m/s)
對(duì)水平管情況可由下式求得：
對(duì)于粒度和密度大的顆粒其應(yīng)該取其較小值，反之應(yīng)取較大值。在此取其值為：=0.75=15(m/s)
彎管后加速區(qū)的物料初速度與彎管的結(jié)構(gòu)參數(shù)、布置方式及物料特性，兩相流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)，一般可以這樣估算：由鉛垂向水平方向過(guò)渡的90度彎管，彎管出口的顆粒速度（也即彎管后加速區(qū)初速度）比彎管進(jìn)口處的顆粒速度約減小1/3到1/5之間（其中大的數(shù)值適合較重的和較大的顆粒，小的數(shù)值適合較小的和較輕的粉粒物料）。由水平向鉛垂方向過(guò)渡的90度彎管，出口處顆粒速度比進(jìn)口處的顆粒速度約減小1/2到1/2.5。對(duì)小麥顆粒通過(guò)90度彎管時(shí)，在彎管出口處的顆粒速度 ，由鉛垂向水平方向過(guò)渡的彎管，可根據(jù)彎管出口處的輸送氣流速度 和彎管曲率半徑R由圖4-22查得。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》第163頁(yè)）
查得 =8.3(m/s)
由水平向鉛垂方向過(guò)渡的彎管，其則可根據(jù)彎管出口處的氣流速度和彎管曲率半徑R由圖4-23查得。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》第163頁(yè)）
查得=7(m/s)
1 所以小麥在通過(guò)由鉛垂向水平方向過(guò)渡的90度彎管時(shí)的加速壓力損失系數(shù)
==0.67
即小麥在通過(guò)由鉛垂向水平方向過(guò)渡的90度彎管時(shí)的加速壓力損失
==643.2（Pa）
2 小麥在通過(guò)由水平向鉛垂方向過(guò)渡的90度彎管時(shí)的加速壓損系數(shù)
==0.3
即小麥在通過(guò)由水平向鉛垂方向過(guò)渡的90度彎管時(shí)的加速壓損為：
==288（Pa）
物料在供料裝置附近由零初速度起動(dòng)產(chǎn)生的壓力損失可以按下式計(jì)算求得：
= =719.88 （Pa）
式中： --系數(shù)，它與被輸送物料的物理特性及氣流速度有關(guān)，通常=0.5-0.8。取=0.5
--物料穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度（m/s）
3.彎管的壓力損失。當(dāng)兩相流通過(guò)彎管時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)方向改變產(chǎn)生離
心力的作用，引起渦流及物料顆粒對(duì)彎管外壁的撞擊、顆粒沿彎管外壁滑行或彈跳運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生彎管壓力損失。彎管壓力損失的大小取決于許多因素，主要有：彎管的轉(zhuǎn)彎角度及曲率半徑、管徑、管壁表面狀態(tài)、相鄰管段的特性、彎管的布置形式、輸送氣流速度、被輸送物料特性及混合比等。
兩相流運(yùn)動(dòng)引起的彎管壓力損失可以按下式計(jì)算：
（3-15）
式中：--氣流通過(guò)彎管的局部阻力系數(shù)。 可以由表5-19查得。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》第189頁(yè)）。
=0.38
--彎管局部阻力的附加壓力損失系數(shù)，其值見(jiàn)下表。（楊倫，謝一華主編的《氣流輸送工程》第111頁(yè)）
表3.3 彎管局部阻力的附加壓損系數(shù)
彎管空間方位/（度）
鉛垂向下轉(zhuǎn)向水平 90
1.0
鉛垂向上轉(zhuǎn)向水平 90
1.6
水平轉(zhuǎn)向水平 90
1.5
水平轉(zhuǎn)向鉛垂向上 90
2.2
水平轉(zhuǎn)向鉛垂向上 90（粉料）
0.7
根據(jù)上表可知，小麥在通過(guò)水平轉(zhuǎn)向鉛垂向上的90度彎管時(shí)的=2.2。所以小麥在通過(guò)此彎管處的局部 損失為：
==893.76（Pa）
同樣，小麥在通過(guò)鉛垂向上轉(zhuǎn)向水平的90度彎管時(shí)的=1.6，所以小麥在通過(guò)該彎管時(shí)的局部壓力損失為：
= =674.88（Pa）
4.提升物料的壓力損失。在鉛垂管道內(nèi)輸送兩相流時(shí)，還必須包括克服物料自重而引起的壓力損失，即提升物料到一定高度h所需的位能，稱(chēng)為提升壓力損失，由下公式計(jì)算得：
（3-16）
當(dāng)鉛垂管高度h大于10m時(shí)，可以按下式求算：
當(dāng)h小于10m時(shí)，可以由下式求算值，再根據(jù)值由圖4-20查得值。(楊倫，謝一化主編《氣流輸送工程》第159頁(yè)圖4-20)根據(jù)已知的值，即可算出值 。
==1.177
經(jīng)查得，=0.46，所以，提升物料的壓力損失為：
= =129.94
5.輸送系統(tǒng)各部件壓力損失。它主要包括供料裝置，分離器，除塵器，風(fēng)管，消聲器以及各種異型管件的壓力損失，根據(jù)選用不同結(jié)構(gòu)形式的部件由其相應(yīng)的公式計(jì)算。
a、離心分離器的壓力損失：
離心分離器的壓力損失可以由下式計(jì)算而得：
（3-17）
式中: -局部阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)測(cè)求得，=14.6
-分離器進(jìn)口風(fēng)速 。 =
-進(jìn)口空氣密度，（）
所以離心分離器的壓力損失為：
= =108
6.吸送系統(tǒng)的總壓力損失
= =3630.41
氣源機(jī)械的真空度，根據(jù)吸送系統(tǒng)總的壓力損失，再考慮增加10%~20%的余量，即。為了保證能有足夠的風(fēng)壓，這里取，即氣源機(jī)械的真空度為：
（3）氣源機(jī)械的選擇：由以上的計(jì)算結(jié)果，即可根據(jù)吸送系統(tǒng)所需的風(fēng)量和風(fēng)壓（真空度），由產(chǎn)品目錄選取合適型號(hào)的氣源機(jī)械，并根據(jù)所需功率N選定配套電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)上述分析和計(jì)算結(jié)果，選擇LSR-WD型風(fēng)機(jī)。它的主要性能如下：
表3.4
LSR-WD
轉(zhuǎn)速
ΔP升壓
進(jìn)口風(fēng)量
軸功率
200mm
1450
9.8
43.1
11.5
配電機(jī)型號(hào)為：Y160-4L軸功率為15KW。
4 主要部件的設(shè)計(jì)
氣流輸送裝置一般又下列部件所組成：供料裝置，管道和管件，分離器，除塵器，卸料（卸灰）器及氣源機(jī)械等。這些部件結(jié)構(gòu)性能的合理選擇、配置和正確計(jì)算，對(duì)氣流輸送裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性有很大影響。
4.1 管道和管件
根據(jù)用途的不同，氣流輸送裝置所用管道可以分為兩大類(lèi)：輸料管和風(fēng)管。輸料管主要用以輸送物料，按照輸送工藝要求及特點(diǎn)，一般由直向輸料管和轉(zhuǎn)向輸料管組成。風(fēng)管是用以輸送純空或輸送空氣含塵濃度小于10%的氣體管道。
在氣流輸送系統(tǒng)中，通常還要根據(jù)工藝要求需要，配置一定數(shù)量和種類(lèi)的管件，如回轉(zhuǎn)裝置及俯仰裝置、換向閥、管接等。
對(duì)輸料管的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度和剛度，較好的氣密性和耐磨性，內(nèi)壁面光滑，可拆管段要幼教好的同軸性，以及能夠快速安裝、便于清理堵塞等。
4.1.1 輸料管
輸料管一般都采用圓形截面管，它可以使氣流在整個(gè)截面上均勻分布，這對(duì)于物料的穩(wěn)定輸送是一個(gè)重要條件，其阻力較其他管形小，并且有制造簡(jiǎn)單，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
在輸送磨蝕性較大的物料時(shí)，可以采用陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管。在輸送不許混入鐵銹的高級(jí)食品或石油化工中的粉粒狀物料時(shí)，可以采用不銹鋼管。在本次管道中采用普通的鋼管。根據(jù)前面的分析計(jì)算，所采用的管道大致如下形：
4.1.2 風(fēng)管
各種氣流輸送系統(tǒng)中都需要用風(fēng)管來(lái)輸送含塵氣流或者潔凈空氣流，風(fēng)管通?？捎娩摪寰砗付?。風(fēng)管的
直徑根據(jù)通過(guò)該風(fēng)管的氣流性質(zhì)和風(fēng)速計(jì)算，當(dāng)輸送含塵氣流時(shí)， 圖4.1風(fēng)管示意圖
應(yīng)按照粉塵不發(fā)生沉淀和壓力損失盡可能少的原則來(lái)選擇空氣速度 ，一般可以在12-18m/s范圍選取。
4.1.3 管道的連接
為了安裝、維修方便，或者材料加工工藝及操作上的需要，輸料管及風(fēng)管往往要由若干管段組成。它們之間的連接，有焊接和法蘭連接兩種形式。
在選擇和設(shè)計(jì)各種形式的接頭時(shí)，一般應(yīng)該考慮：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度好，使用耐久，氣密性高，能保證被連接部份同心度，拆卸方便，快捷，能避免輸料管在使用時(shí)發(fā)生彎折，漏氣，壓力增大，物料在接借口處破損。
4.1.4 輸料管路的布置和選擇
管路的布置原則 氣流輸送裝置與其他機(jī)械式輸送裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)之一是輸送管路可以任意選定。但是如果選取經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)管線(xiàn)，應(yīng)很好的考慮許多問(wèn)題。
一般來(lái)說(shuō)，管路的布置須主義以下幾點(diǎn)：
一、要結(jié)合車(chē)間整體規(guī)劃及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)選擇管路，充分考慮整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備和輸送系統(tǒng)配置的合理性。
二、 要便于管道安裝、檢修和維護(hù)。
三、 輸料管在滿(mǎn)足要求的前提下，應(yīng)盡可能的短。
a),盡量減少?gòu)濐^數(shù)，彎管是引起物料破碎和輸送不穩(wěn)定甚至堵塞的主因之一，所以彎管數(shù)量盡可能的少用，尤其是盡量少用水平到鉛垂向上過(guò)渡的彎管。嚴(yán)禁兩個(gè)彎管挨近連接，以免物料顆粒在第一個(gè)彎管中減速后還來(lái)不及加速又進(jìn)入下一個(gè)彎管，這樣會(huì)造成輸送速度進(jìn)一步減慢，壓力損失增大并出現(xiàn)脈動(dòng)。特別是當(dāng)輸送速度還不足是很容易發(fā)生堵塞。
b),水平管不宜過(guò)長(zhǎng)，否則寧可采用水平管適當(dāng)分段加接鉛垂管的組合配管。因?yàn)槲锪显陂L(zhǎng)水平管中輸送時(shí)，如果氣流過(guò)慢，則會(huì)逐步出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，為確保輸送狀態(tài)穩(wěn)定，所需要的氣流速度要求比短水平胳輸送時(shí)大，如在中間裝以彎管或鉛垂管，則能對(duì)剛開(kāi)始沉積下來(lái)的物料產(chǎn)生攪拌，反而會(huì)使輸送容易。
4.2 供料裝置
4.2.1 類(lèi)型及其選擇
供料裝置是吸送式氣流輸送裝置用以吸取物料的機(jī)構(gòu)，是吸送系統(tǒng)的主要部件之一。它的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，然而對(duì)系統(tǒng)的輸送能力和工作效果有著很大的影響。因此，根據(jù)不同的物料特性和工作特點(diǎn)，正確設(shè)計(jì)和選取供料裝置形式是十分重要的。
根據(jù)工作特點(diǎn)和用途不同，供料裝置有各種各樣不同的結(jié)構(gòu)形式。在這次的小麥輸送中，使用的是水平接料器。它的結(jié)構(gòu)如下：
圖4.2水平接料器
它包括短管1、落料彎管2和隔板3。物料從落料口沿彎管順著氣流方向落下，與由短管右方吸入的空氣混合成兩相流，進(jìn)入輸料管被輸送，隔板把短管分隔成上下兩部分，它可避免進(jìn)料過(guò)多而引起的堵塞。為減小壓力損失，落料管應(yīng)該做成混合流運(yùn)動(dòng)方向傾斜成圓弧過(guò)渡。傾角應(yīng)大于物料的自然堆積角，一般可以取其傾斜角為45°
4.3 物料分離器
4.3.1 類(lèi)型及其選擇
分離器是用來(lái)將被輸送物料從氣固兩相流中分離出來(lái)的裝置。分離器和除塵器在本質(zhì)上是可以說(shuō)小、屬于同一類(lèi)設(shè)備，不同的是分離器主要用來(lái)分離輸送的物料，而除塵器則主要是氣流輸送系統(tǒng)中用來(lái)回收粉塵或凈化輸送氣體，以保護(hù)氣源機(jī)械和減少環(huán)境污染。
按作用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分離器有容積式，離心式，慣性式和組合式等幾種。類(lèi)型的選用通常取決于物料顆粒度和空氣流量。
對(duì)分離器的要求是：分離效率高，應(yīng)保證被輸送物料的絕大部分或全部都能從兩相流中分離出來(lái)；性能穩(wěn)定，即當(dāng)輸送條件稍有變化時(shí)，也要具有穩(wěn)定的分離能力；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積緊湊，重量輕；壓力損失??；容易磨損的部位能拆卸更換，檢修方便。另外要有一定的透明部分，以便觀察內(nèi)容狀態(tài)。
吸送式 系統(tǒng)的分離器內(nèi)的壓力低于大氣壓力，漏氣會(huì)大大降低分離效率，因而需要有氣密性較好的卸料器與之匹配，得使物料排卸過(guò)程中的漏氣量減至最小。
4.3.2 離心式分離器
離心式分離器也稱(chēng)為旋風(fēng)分離器，它是利用旋轉(zhuǎn)的氣固兩相流所生產(chǎn)的離心力，將物料從氣流中分離出來(lái)的一種設(shè)備，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，占地面積小，操作維修方便，且分離效果高，壓力損失較小等優(yōu)點(diǎn)，所以在本次系統(tǒng)中選用的分離器為離心式分離器。其結(jié)構(gòu)如左所示：
圖4.3離心式分離器
1、 工作原理：旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如上圖。當(dāng)氣固兩相流由切向入口進(jìn)入分離器后，沿外壁自上而下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這股從上而下旋轉(zhuǎn)的氣流稱(chēng)為外旋渦。外旋渦到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后從排出管排出。這股從下而上的氣流稱(chēng)為內(nèi)旋渦。向下的外旋渦和向上的內(nèi)旋渦旋轉(zhuǎn)的方向是相同的。氣流作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，固體顆粒在離心力的作用下向外壁移動(dòng)，到達(dá)外壁的固體顆粒在向下旋轉(zhuǎn)氣流的推動(dòng)和重力的共同作用下沿錐體壁面下落，進(jìn)入排料口排出。
離心分離器壓力損失：
（4-1）
式中： -局部阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)測(cè)求得，=14.6
-分離器進(jìn)口風(fēng)速 。 =
-進(jìn)口空氣密度，（）
所以離心分離器的壓力損失為：
= =10
分離效率：旋風(fēng)分離器的效率通常采用的是總分離效率和分級(jí)效率兩種。
（4-2）
分級(jí)效率和總分離的關(guān)系
（4-3）
2、 影響離心分離器性能因素
（1） 進(jìn)口風(fēng)速：分級(jí)粒徑是隨著進(jìn)口速度的增加而減小，即除塵率越高。但是進(jìn)口風(fēng)速不宜過(guò)大，速度過(guò)高易使氣流在分離器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)紊流度增大，反而會(huì)降低分離效率。
（2） 筒體直徑D和排出管直徑。
（3） 旋風(fēng)分離器筒體和錐度的高度。
（4） 分離器下部的嚴(yán)密性：排料口越嚴(yán)密，漏氣率越低，分離效果越好。當(dāng)漏氣率為5%時(shí)，分離效果可由90%降到50%；漏氣率達(dá)15%時(shí)，效率下降更加劇烈。
（5） 物料的物理特性：它對(duì)分離效果也有較大影響。物料密度與顆粒越大則離心力越大，分離效率越高；反之則分離效率越低。
4.4 除塵器
在氣流輸送系統(tǒng)的物料分離器后常裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的除塵設(shè)備來(lái)清除氣流中的灰塵，以減少環(huán)境污染和保護(hù)氣源機(jī)械，并可回收一些有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的粉末。
除塵器的種類(lèi)很多，選擇除塵設(shè)備一般應(yīng)該考慮下列因素：
1、 需凈化氣體的物理化學(xué)性質(zhì)。
2、 氣體中所帶粉塵的物理性質(zhì)。
3、 對(duì)凈化后氣體的允許含塵濃度和粉塵處理的要求等。
4、 安裝地點(diǎn)的具體情況和供、排水與電源情況以及安裝和管理水平等。
除塵設(shè)備的好壞，應(yīng)該根據(jù)其除塵效率、阻力、漏風(fēng)率、設(shè)備造價(jià)等燈捻多方因素來(lái)評(píng)定。
當(dāng)粉塵為單一粒級(jí)時(shí)，除塵器的除塵效率可以由下式計(jì)算：
或 （4-4）
式中：、--分別為進(jìn)入除塵器的和除塵器捕集下來(lái)的粉塵質(zhì)量流量（）；
、--分別為除塵器進(jìn)出口粉塵濃度（）
當(dāng)粉塵由 多種粒級(jí)組成時(shí)，則除塵率可以由下式計(jì)算：
（4-5）
式中：、……、--粉塵各種粒級(jí)的凈化效率
、……、--粉塵各種粒級(jí)占總粉塵量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）
當(dāng)除塵器有漏氣時(shí)，其除塵效率為
、--除塵器進(jìn)出口風(fēng)量（）
離心式除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、除塵效率比沉降室和慣性