气力输送技术基础

气力输送技术基础

　　气力输送装置是在管道内利用气体作为承载介质，将物料从一处输送到另一处的完全密闭的输送设备它具有设备简单，结构紧凑，占地较小，安全可靠，输送效率较高等优点。但是它的能耗较高对输送物料的粒度，粘性温度等有一定的要求，影响广泛使用对一般松散的颗粒状粉状物料均可采用气力输送。物料的特性对于其气力输送是否成功和能否达到应有效率具有很大的影响。不同种类物料的特性不同，而同一种物料也不一定具有相同的气力输送特性，例如不同粒径的同一种粉料，其气力输送行为可完全不一样。所以在工程设计中需要重视被输送物料的特性要择优选取，合理经济适用的气力输送系统

一，物料输送特性

　　物料输送特性是在物料质量流量对空气质量流量的坐标图上，由等输送管压降线和等料气比线在物料的输送量范围内建立起来的。其中，等输送管压降线很重要，对给定的管道压降线的形状斜率和量值可以随物料种类不同而有很大的变化。

　　物料气力输送的特性受一下几点因素影响：

　　1.输送管道的几何条件。

　　2.物料的物理或者化学性能。

　　3.不同的造粒和加工方法或者物料含有不同的添加剂。

　　4.物料的流动模式

由此可以看出，物料的各种特性不仅影响物料的可输送性，而且还影响气力输送系统所有设备的正常使用。因此，在对气力输送工程进行可行性分析时，要对装置、管道和要输送物料的特性进行综合分析，评估物料与选定输送装置形式的适合性或匹配性。通常，物料的气力输送特性由两部分组成，即粒子特性和散料特性。　、

（一）粒子特性

        1.粒子尺寸。

　　粒子尺寸以粒径表示同单位例子有关，也有散料特性有关。厉尽可分为代表单个粒子的单一粒径和代表许多不同尺寸荔枝组合成粒子群的平均粒径。平均粒径需要先要求出各个粒子的单一粒径再加以平均，其计算方法有多种，对球形粒子可直接按其直径定义，但对不规则的粒子的粒径则要按以下当量来定义，故又称为当量直径。

        1.二维当量的定义分为内接圆直径外接圆直径，具有相同圆周长度的圆的直径。

        2.三维当量来定义分为具有相同表面积的求直径，具有相同体积和质量的球直径，例子刚好通过的孔圆形和方形的尺寸。

　　 3.按统计直径定义分为。直径随机平均直径。即在于固定方向测出的例子两极端点的距离。面积等分之境即将三维粒子在固定方向分割成两个相等面积的直线长度。或者闫桂芬方向将粒子投影面积二等分的长度。当采用光学或电子显微镜时，都是从正上方观察并投影在平面上的例子。因此是依据粒子的投影图来确定粒径。除了。直径外还有定向**直径投影源当量直径等周长元当量直径等。

       2.粒子密度

单个粒子的质量除以该粒子的体积。的值即为粒子密度粒子密度的表示方法有以下三种，

　　1.真实密度　及粒子体积除以排除开放和封闭孔洞后的粒子体积

　　2.表观密度　及粒子质量除以排除开放孔洞，但包含封闭孔洞的粒子体积。

       3.有效密度　及粒子质量除以包含开放和封闭孔洞的粒子体积，显然真实密度实际上很难测出，因为存在于粒子内部的孔洞无法去掉，同时也可以看出真实密度大于表观，密度大于有效密度，工程应用中主要采用表观密度。粒子密度用于计算输送的气流速度，它影响气力输送的最小输送速度和输送要求的压降。

        3粒子形状

　　粒子形状是一项难以定义的性能参数，因为形状有多种多样的，而这些描述性术语也只是相对的，主观并不客观，因此为了将粒子的形状引入分析模型中，就应当在定量基础上定义形状，对单个粒子已提出多种形状系数，如球形圆形面积形状系数和比表面积形状系数等。

　　如前所述，对粒径不均匀的物料通常将粒子视为球形，而确定其当量直径，气力输送的基本理论，也是将例子假定为球形来分析，这是因为球形的表面积与体积之比最小，理论分析容易切球形粒子无方向性实验结果也容易在线，因此普遍采用球体作为参考形状，给予实际例子一个具体有物理意义的特性。急求行动，并定义为与粒子相同的体积的表面积除以粒子的实际表面积。

　　球形度表示粒子形状与相同体积的球的形状只偏差对于球体任何形状的粒子的值均小于散料粒子的总体形状和结构对气力输送装置的设计很重要若粒子是多角形及诉讼时容易破碎纤维状这意味着例子可能纠结在一起使劲料排料麻烦管道容易堵塞有锐角的定制精壮粒子会造成内部擦伤和模式的可能性因此在粉体工程的装置设计和设备管道与管件选型时。对此，必须仔细考虑。

　　4.粒子脆性

　　粒子脆性还不能容易地用一项指标或者从实验中得出数值来定义，因此，对气力输送过程中物料的磨碎只能由模拟管道中的情况以及其他如自由降落等进行一系列的磨损试验来精确的评价。

      5粒子硬度

　　气力输送的主要缺点之一，就是在管道和部件会磨损，磨损量是粒子印度河输送速度的函数。目前通过的例子，印度仍然是按照墨是印度分类。为一些物料的莫氏硬度值，根据莫氏硬度值，可以大致评估出物料采用气力输送的可能性。和应采取的耐磨措施。

     6.比表面积

　　粒子的比表面积是按单位质量和单位的体积的总表面积来表示，常用于物料细度的度量，用在气力输送的物料通常采用空气渗透仪测得的透气数据来估算表面的数值。当比量。表面的增大，意味着该物料的透气性减少而存在气力能力增大，物料的质量流量可适当提高。

（二）散料特性

　　散料是由大量单个粒子组成，这些例子常常是大小不同形状各异，甚至可能都不是同等的化学成分，每个栗子又为自由空间和间隙包围，因而，可将散料看成是粒子与空间的无视规律组合。在气力输送时，空间与输送气流大多数空气所占据，于是这些例子同包含他们的需求之间的关系，。就决定了撒尿的行为和他的气力输送特性，散料的有些特性能与单个粒子有关，但更多的则是与物料的散装堆积状态有关，在追击状态下的整体物料性能称为散料特性。

　1.松散密度

　　松散密度也叫堆积密度，是散料的质量除以该散料所占体积的值。既然散料是由许多无规律集合的。物料粒子组成包含粒子的体积和粒子之间的空隙，因此它具有的是表面松散密度，取决于粒子的密度形状粒子装填方法和例子彼此的配位对于一定的散料松散密度并不具有单一数值。他随物料的密集程度不同，有很大的变化，也与栗子装填与容器的方法有关系，通常更为恰当的是提供松散密度的范围，而不是单一值，在进行任何松散密度的测量时，试验条件一模一或尽量接近实际情况，测定散料松散密度常用以下三种方法。

（1）到出状态松散，密度此松散，密度是江山撂倒成一堆货，倒入容器中，不施加任何外力紧实。

（2）紧实轻巧松散密度。这是施加的景实力如撞击和震动容器后得出的松散密度，

（3）重庆松散密度粒子由于空气膜儿彼此分开时松散，密度仅用于细杆的粉条设计，气力输送时，松散密度的数据对确定以下重要参数是必不可少的。

1从给料机得到的大致排量。

2已知容积的工料和下料沧东大致的散料质量。

3要求储存一定质量散料的料斗和料厂的大致容积。必须指出，用于确定系统中某一段定设备的尺寸时，采用松散密度，应尽可能接近散料在系统中该地点任何给定时间状态。

2空系度孔隙率。

　　对任何给定的散料粒子密度与松散密度之间有一定的差距，一般来讲，到处状态的松散密度大约是粒子密度值的一半，由于松散密度支持取决于粒子密度，形状及散料粒子的堆积装填状态，关联这些因素的方法，按照以下表示空隙度等于总的散料所占容积除以三料中的空隙空间

3.流动性。

　　闪亮具有宽范围的体积强度，从自由流动的到很严的。一种特定散料在这两种极端情况之间所处的位置，即表示它的流动性设计气力输送装置时，必须一开始就对其所有有所了解，因为它影响到处散料装置和系统部件的形式。你想删掉流动性的主要因素是粒子尺寸和栗子，分拨粒子形状含水量静电和其他，还有温度和化学成分。

(2)粒子尺寸存在自然吸力引力，并随粒子尺寸减小而增大体质，一种散料其实其他方面均不变，但其利益的尺寸减少，流动性变差

(2)粒子形状 有规则形状的粒子不可能填充在一起形成机械连接,故不会妨碍一个粉

子相对其邻近粒子自由移动。 形状高度不规则或纤维状粒子能相互连结,因而增大了散料对

流动的阻力。

(3)含水量 含水量在以下几个方面影响流动性能:

     1.易潮解物料,在粒子表面形成水化物而结块,使散料不再剪切和流动,例如糖;

     2.不吸水物料,黏附在粒子表面的水分会形成水键将粒子拉在一起,因此加湿能提高散料的黏聚能力直到最高值,例如砂;

     3.易吸水的物料,任何含水将被吸入粒子内部直到饱和,这种形式的含水并不会使黏性增大,一旦水分过多,就会以表面含水出现而促成黏性。

     (4)静电荷 散料在气力输送前经过其他工艺处理或者在气力输送时都可能使粒子获得静电荷,而表面出现黏性,此外,静电荷还使管道内压损增加。

4.透气性

　　散料是物料粒子与空隙的组合体,气流可以通过这些空隙的能力就是透气性。.散料的透气性可以表达为通过连续料床的表观气速与沿流动方向压降之间的关系,它是确定散料适于气力输送的重要特征之一.

5.去气和存气性

　　已经完全充气的散料,其含有的空气在一定时间间隔内会随时间流逝而逐渐减少,这种行为称为“去气”。散料保留空气一段时间的能力,称为存气性。,存气性是根据时间来评估的,亦即去气时间越长,意味着存气性越大。去气是散料对密相气力输送适合性的主要特性之一。

6.摩擦角

　　散料流动和气力输送时,粒子之间和粒子与壁之间存在摩擦阻力,表示散料静态和动态力学特性之一的即为摩擦角。为了更确切地表达散料特性,现已定义的有以下四种角度。

   (1)休止角(静止角、安息角) 是料堆的自然斜面与水平面之间的夹角。通常此角度越小,散料越容易流动。 它同粒径和粒子形状有关。

   (2)内摩擦角 沿散料层内部某一面产生剪切滑动时,作用于其面的剪切力与垂直力之比的反正切值,其角度即为内摩擦角。

   (3)壁面摩擦角 是散料层与邻接固体平面间的摩擦角.

   (4)滑动角 是散料在倾斜面上能滑落时的最小角度。 散料全部滑落时的滑动角通常比开始滑动时的角度大10'以上,对于细粉由于黏附作用,滑动角甚至可能大于90。 因此,实际上规定滑落时角度的90%为滑动角。

　　一般而言,滑动角大于壁面摩擦角;对无黏附性物料,内摩擦角大于壁面摩擦角,安息角大于滑动角。

　　对气力输送影响**的是壁面摩擦角和内摩擦角。 稀相气力输送时,由于料气比很低,粒子之间的间距相对较大,因此内摩擦角可以忽略,同时粒子与管壁的摩擦因数也较小。密气力输送时,散料粒子密集成团或成料栓,这样摩擦角的作用就成为极其重要的因素。散料的摩擦因数越大,嬖求的输送压力越高,管道磨损和输送能耗均随之增加,而且输送距离受到很大限制.对于栓流密相气力输送,安求散料的内摩擦角必须大于壁面摩擦角,否则形成不了料栓而只能是移动料床.此外,物科内摩擦角越大,料栓可以短些,从而减少输送管道的压力损失,壁面摩擦因数小则输送容易。

      7.粒径分布

　　由于散料包含大量单个粒子,而大多数情说有宽的粒径范围,因而采用粒径分布曲线来描绘散料的粒径特征。粒径分布(也称粒度分布)就是散料中各种尺寸粒子的质量分别占散料总质量的比例,它对气力输送特别重要,是一项能较好定义散料本质的参数。 通常采用两种曲线图表示,即累积曲线图和分数尺寸曲线图.图中的粒径坐标线可采用线性或对数尺度。

　　图11-2(a)为累积粒径分布曲线,它比可根据比规定粒子尺寸为大的百分比,也可比规定尺寸为小的百分比(即筛下)来作图.与50%值对应的粒径称为“中位径”,是平均粒径的一种。此外还有“边界粒径”,即由一对特征粒径组成,用来表示料样的粒径分布范围,例如,dio和dgo表示该散料的80%粒子在所示的粒径范围内。 然而要注意,两种有着相同中位径值但粒径分布完全不同的散料L图11-2(b)],其流动性和储存特性很可能极不一样。因此,粒径分布和平均粒径都是重要的性能。

      2图11-3为典型的分数百分比频率曲线,以直方图形表示。,其在作对比时特别有用,由于它可以放大单个粒子尺寸带的结果。 图11-3·中的两条曲线就代表某种脆性物料在气力输送前后的粒径分布情况。

      8.可压缩性

松散密度可以看成是散料堆积状态输送前料粒径范围极限即从松散到压实)的函数,因而也是透30气性的函数。 特别对高浓度低速度的气兰输送后料20F力输送,散料的可压缩性和透气性决定了散料存气的难易程度,以及流过移动10料床或料栓的气体怎样对散料起作用。

     9.黏性

黏性有两种形式,即黏附性和黏聚图11-3 分数百分比频率曲线性,前者是指不同实体的黏结,如粉料拉子黏附在处理装置,管道或合辟表面上,后者是指相同实体的黏结,如散料粒子的结块成团.产生黏性的基本力有三种。

(2)分子间力 散料粒子接近时,相互分子间有司力作用而黏结,但这种分子间力比较

(2)附着水分的毛细管力 粒子表面附有水分时,由于水的表面张力而使粒子黏结,

(3)颗粒带电引起的静电引力。

　　其他还有因粒子熔融或化学反应导致的黏结和机械性的缠绕。正确选择输送气流速度很重要。 可将管壁加工光滑,降低因表面粗糙造成摩擦发热增加的危害程度。 与此相反,对于。某些塑料粒子(如低密度聚乙烯),为了解决出现“天使发(絮状物)”的问题,弯管内壁要特意加工成有规律的“粗糙” 状态。对于黏附现象,通常根据经验或对管道(特别是弯管)进行特殊加工来解决。

10.爆炸性

　　许多粉料悬浮于空气中时形成粉尘云,一旦出现着火源即可能发生爆炸,称为“粉尘爆炸”.粉尘爆炸的必要条件是:粉尘达到某种浓度、最低起火温度和能量(即着火源)。

　　气力输送过程的最危险时刻是在运转开始和停止时,此时粉尘浓度可能由输送时的**值下降到接近爆炸范围的浓度,因此应尽量使粉尘浓度处于危险状态的时间最短,亦即在开始运转时应先通入空气并稳定供气,尽快将粉料送人;停止运转时要快速停止供料,但继续进气直至管道内散料全部排空。

　　当输送的粉料具有潜在危险而其他条件又不能完全被排除时,则必须考虑采取预防措施,以使来自可能的粉尘爆炸的危害程度降到最低,这主要有:能迅速切断供料,使爆炸强度降最。

     2**程度遏制爆炸产生的火焰和热气,尽快将其释放到安全场所的大气中,例如采用抑爆装置和泄爆孔。

     3虽然由于密闭和耐压,采用管道输送易燃和有爆炸性危险的物料也可以说是一种安全的技术,但仍然要周密考虑许多设计细节,例如,有些物料要采用惰性气体作为输送介质,其氧含量要控制到最低,有些物料则应采用特殊材料制造装置以避免产生火花等。

11.吸湿性、潮解性和含水量

　　散料具有吸湿性就容易吸水结块、黏附管壁甚至引起堵塞,有机物料则更因吸水多而变质腐败。 如塑料粉末、化肥、水泥、粉煤灰等都能从空气中吸收大量湿气。 如果散料不仅容易吸湿并且还会潮解则情况就更严重。 因此必须采用充分千燥的空气作为输送介质,同时还要注意散料本身的含水量。

12.毒性

　　对于具有毒性的散料宜采用真空吸送系统。 由于系统内部处在负压状态,任何部位出现泄漏将是内向的,不会造成有毒粉尘和气体外逸的危险。 但是,终端的排气必须严格过滤,**采用湿法,而且排水也要消毒处理。 如果由于工艺要求不得不采用正压系统输送时,建议采用双层结构的管道,也可采用封闭循环系统。 对较长距离的运送,建议使用料罐车。

13.气味

　　散料的气味有两种极端情况必须注意:一种是对人有妨碍的臭味、 辛辣味或怪味,应不让它外漏传播;另一种是香味,应尽力保留以免产品降质。 因此,有香味物料的输送与对有毒性散料的相同,最适宜采用管道密封气力输送。

14.热敏感性(温度敏感性)

　　塑料和食品类散料对温度很敏感。气力输送时粒子因冲击和摩擦发热使温度升高,熔只低的粒子会出现表面熔融现象,而冲击压力使粒子与管道接鼬面卜发生熔占降低,于是散杆或结块或黏附于管壁,不但谷易引起堵塞还使产品变质降级。 对这类物料应先测定其软化点,采用经充分干燥和冷却的空气或惰性气体作为输送介质,宜选用低速密相气力输送。

15.腐蚀性

　　通常可用酸碱度(即pH值)来指明物料是酸性还是碱性,**还要知道物料对各种金属的腐蚀程度。 对于强腐蚀性散料,要求采用耐蚀材料如不锈钢来制造设备和管道,设计压力料罐采取的腐蚀裕度也宜相应加大。对于食品类散料必须严格保证其卫生要求,对因吸湿或受热后易变质的散料,应采用干燥并冷却的空气(无水、无油)或惰性气体输送。

16.偏析

　　粉粒料发生偏析的机理主要有以下三种.

(1)滚落 较小粒子被截留在较大粒子的间隙中,通常在形成堆积时发生。 气力输送充气罐和料仓在装料时,较小粒子集中在装料点的底部和附近,而较大粒子则滚落或滑移到边缘。

(2)空气卷入 气流通过料床使床层流化,大而重的粒子下沉,小而轻的粒子上浮到顶面。在气力输送系统出料端的空气逸出时,会产生大粒子下沉、小粒子浮在顶面的现象。

(3)粒子夹带 小而轻的粒子更多地受到气流影响,导致远离下料点沿仓壁出现细粉聚集区。物料在输送过程中由于偏析作用使散料分开成粗粒子和细粒子区域。 既然粒子的大小能影响气力输送特性,因而输送由粗、细粒子混合的散料,最终必然出现散料混合不均的问题,随之影响到下道工序的产品质量。 散料偏析的可能性可以通过试验确定。

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