[工学]第十二章物料输送设备课件.ppt

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1、第四篇第四篇 其他设备其他设备第十二章 物料输送设备内容内容一、 液体输送二、气体输送三、固体输送输送分类输送分类1. 原材料状态 固体、气体和液体输送2. 输送方式 气力和机械输送一、 液体输送机械l1. 概述l2.离心泵l3. 往复泵l4. 其它类型泵1. 概述l液体输送是化工生产过程常见的单元操作之一。为了将液体从一处送到另一处，不论是提高其位置高度或增加其压强，还是克服管路的沿程阻力，都需要向液体施加外部机械能。液体体输送机械就是向流体作功以提高其机械能的装置。为液体提供能量的输送机械称为泵，如离心泵、往复泵、旋涡泵等。古典液体输送设备：水车古典液体输送设备：水车液体输送机械的要求液体

2、输送机械的要求(1)满足工艺上对流率和能量的要求。(2)结构简单，重量轻，投资费用低。(3)运行可靠，操作效率高，日程操作费用低。(4)能适应被输送流体的特性，其中包括粘性、腐蚀性、毒性、可燃性、爆炸性、含固体杂质等。其工作原理，泵分为：(1)动力式：利用高速旋转的叶轮使流体的机械能增加，典型的是离心式、轴流式输送机械：离心泵(2)容积式：利用活塞或转子运动改变工作室容积而对流体作功。典型的是往复式、旋转式输送机械：往复泵、旋转泵(3)其它类型：如利用另外一种流体作用的喷射式等。离心泵由于其适用范围广、操作方便，便于实现自动调节和控制而在化工生产中应用最为普遍。2. 离心泵 l2.1 离心泵装

3、置及其结构l离心泵主要泵、吸入系统和派出系统组成。l泵由叶轮、泵壳等组成，由若干弯曲叶片组成的叶轮紧固在泵轴上安装在蜗壳形的泵壳内。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连，侧旁的排出口与排出管路连接。 图12-1 离心泵装置54351221681-叶轮；2-泵壳；3-吸入管；4-底阀；5-滤网；6-逆止阀；7-调节阀；8-排出管离心泵离心泵l2.2 离心泵工作原理：l离心泵启动前应在泵壳内灌满所输送的液体，当电机带动泵轴旋转时，叶轮亦随之高速旋转。叶轮的旋转迫使叶片间的液体在随叶轮作等角速旋转的同时，使受离心力的作用的液体向叶轮外缘作径向运动。在被甩出的过程中，流体通过叶轮获得了能量，并以1525m/

4、s的速度进入泵壳。在蜗壳中由于流道的逐渐扩大，又将大部分动能转变为静压强，使压强进一步提高，最终以较高的压强沿切向进入排出管道，实现输送的目的。 l 当液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心处形成真空。在液面压强与泵内压强差的作用下，液体经吸入管路进入泵的叶轮内，以填补被排除液体的位置。只要叶轮旋转不停，液体就被源源不断地吸入和排出，这就是离心泵的工作原理。l2.3 离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数l反映离心泵工作特性的参数称为性能参数，主要有转速、流量、压头、轴功率和效率、气蚀余量等。离心泵转速一般是固定的，其性能参数通常在离心泵的铭牌或样本说明书中标明。l1.压头压头 指离心泵对单位

5、重量的液体所提供的有效能量，又称为扬程，用H表示，单位为m。泵的压头与泵的结构尺寸、转速、流量等有关。对于一定的泵和转速，压头与流量间有一定的关系。l压头的值由实验测定bcfccbbhgugphHgugp)(22202真空表压力表流量计图12-2 测定离心泵性能参数的装置在泵的入口（在泵的入口（b）和出）和出口（口（c）间列柏努利方程，）间列柏努利方程，以单位重量流体为基准：以单位重量流体为基准：l2. 流量 离心泵在单位时间内排出的液体体积，亦称为送液能力，用Q表示，单位为m3h。离心泵的流量与其结构、尺寸(叶轮直径和宽度)、转速、管路情况有关。QT-理论流量，m3/h Q-实际流量，m3/

6、h q-单位时间内泵的泄漏量，m3/h qQQTl3.效率、轴功率和有效功率 l效率：效率：指泵轴对液体提供的有效功率与泵轴转动时所需功率之比，称为泵的总效率，用表示，无因次，其值恒小于100%。它的大小反映泵在工作时能量损失的大小，泵的效率与泵的大小、类型、制造精密程度、工作条件等有关，由实验测定。l离心泵的能量损失主要包括：l(1)容积损失：由于泵的泄漏、液体的倒流等所造成，使得部分获得能量的高压液体返回去被重新作功而使排出量减少浪费的能量。容积损失用容积效率V表示。理论流量实际流量100QQ%100TeVl(2)机械损失：由于泵轴与轴承间、泵轴与填料间、叶轮盖板外表面与液体间的摩擦等机械

7、原因引起的能量损失。机械损失用机械效率m表示。l(3)水力损失：由于液体具有粘性，在泵壳内流动时与叶轮、泵壳产生碰撞、导致旋涡等引起的局部能量损失。水力损失用水力效率h表示。l根据泵的压头H和流量Q算出的功率是泵所输出的有效功率，以Ne表示 l离心泵的轴功率可直接利用效率计算l总效率： = vmh一般：小泵：= 5070 大泵：90 gHQNe/gHQN l4. 离心泵特性曲线l离心泵的主要性能参数离心泵的主要性能参数压头压头H，轴功率，轴功率N和效率和效率与流量与流量Q之间是有一定联系并有内部规律的。通常之间是有一定联系并有内部规律的。通常把表示泵的主要性能参数间的内部规律的曲线称为把表示泵

8、的主要性能参数间的内部规律的曲线称为离心泵的特征曲线，由泵的生产部门提出，以便于离心泵的特征曲线，由泵的生产部门提出，以便于设计、使用部门选择和操作时参考。设计、使用部门选择和操作时参考。l在一定转速下，离心泵的压头、功率、效率随流量在一定转速下，离心泵的压头、功率、效率随流量的变化关系称为特性曲线。它反映泵的基本性能的的变化关系称为特性曲线。它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用泵的依据。变化规律，可做为选泵和用泵的依据。4B-20型离心泵的特性曲线 20406080100120140101418222630 4B离心泵 n=2900r.p.mH,m4812 图12-3 4B-20型离

9、心泵的特性曲线Q，m/h3Nl各种型号离心泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势：(1)压头一般随流量增大而下降(流量极小时可例外)；(2)轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小。因而启动离心泵时应关闭出口阀，使启动电流减小，保护电机。(3)效率随流量增大而上升，达到一最大值后随流量增加而下降。离心泵在与最高效率点相对应的Q和H下工作最为经济，效率最高点对应的参数Q、H、N称为最佳工况参数(泵铭牌所标出即指此)。在选用离心泵时应使其在该点附近工作，一般规定一个工作范围，称为高效区，为最高效率的92%左右。l2.4 离心泵的气蚀现象和安装高度离心泵的气蚀现象和安装高度l吸液原理：工作时在叶

10、轮入口处形成低压，当该处压强小于或等于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体将部分汽化，形成大量的蒸汽泡。这些气泡随液体进入叶轮后，由于压强的升高将受压破裂而急剧凝结，气泡消失产生的局部真空，使周围的液体以极高的速度涌向原气泡处，产生相当大的冲击力，致使金属表面腐蚀疲劳而受到破坏。由于气泡产生、凝结而使泵体、叶轮腐蚀损坏加快的现象，称为气蚀。气蚀会对泵造成严重损害。 l为了防止气蚀现象，就要求泵的安装高度不超过某一定值，使泵入口处e的压力Pe应高于液体的饱和蒸汽压Pv 。即气蚀余量h大于泵刚好发生气蚀时的最小气蚀余量hmin u /2gr2P g允许shf(s-e)u22gh允许p / g( )

11、图12-4 离心泵的安装高度22eevpuphggg 2minmin2eevpuphgggpe-泵入口压力，泵入口压力，Pa；ue-泵入口管的液体流速，泵入口管的液体流速，m/s；pv-液体的饱和蒸汽压，液体的饱和蒸汽压，Pa；-液体的密度，液体的密度，kg/m3。l2.5 离心泵的吸入高度HS 吸入高度是指离心泵吸入口离液面所允许的最大距离。若在液面与吸入口之间列出伯努利方程式，则 Pa-大气压，Pa； Pe -泵入口压力，Pa； ue -泵入口管的液体流速，m/s； hf -管道压力损失，m。液柱单位：m1gppHaSfeshgugPePaH22l2.6 离心泵的类型 实际生产过程中，输送

12、的液体是多种多样的，工艺流程中所需提供的压头和流量也是千差万别的，为了适应实际需要，离心泵的种类很多。 分类方式：按被输送液体性质按被输送液体性质分分水泵水泵耐腐蚀泵耐腐蚀泵油泵油泵杂质泵杂质泵单吸泵单吸泵双吸泵双吸泵按吸入方式分按吸入方式分单级泵单级泵多级泵多级泵按叶轮数目分分按叶轮数目分分2.7 离心泵的选择根据输送液体性质以及操作条件来选定泵类型。液体性质：密度、粘度、腐蚀性等操作条件：压强影响压头（1）算管路系统所需He、Qe（2）根据He、Qe查泵样本表或产品目录中性能曲线或性能表，确定规格。（3）校核轴功率。当输送液体的密度大于水的密度时重新计算轴功率l离心泵安装3、 往复泵往复泵

13、l往复泵是一种典型的容积式输送机械。l主要部件：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀和排出阀(均为单向阀)。活塞杆与传动机械相连，带动活塞在泵缸内作往复运动。活塞与阀门间的空间称为工作室。分为单动泵和双动泵。 图12-6 往复泵装置1-泵体 2-活塞 3-活塞杆 4-吸阀 5-排出阀5432工作原理：单动泵工作原理：单动泵l活塞一侧装有吸入阀和排出阀，活塞自左向右移动时，排出阀关闭，吸入阀打开，液体进入泵缸，直至活塞移至最右端。l活塞由右向左移动，吸入阀关闭而排出阀开启，将液体以高压排出。活塞移至左端，则排液完毕，完成了一个工作循环，周而复始实现了送液目的。因此往复泵是依靠其工作容积改变对液体进行做功。

14、l在一次工作循环中，吸液和排液各交替进行一次，其液体的输送是不连续的。活塞往复非等速，故流量有起伏。 工作原理：双动泵工作原理：双动泵l活塞两侧的泵缸内均装有吸入阀和排出阀的往复泵。l活塞自左向右移动时，工作室左侧吸入液体，右侧排除液体。l活塞自右向左移动时，工作室右侧吸入液体，左侧排除液体。l即活塞无论向那一方向移动，都能同时进行吸液和排液，流量连续，但仍有起伏。为此采用三台双动泵并联工作，其送液量较均匀。每个泵连接曲柄角度相差120。流量时间图12-7 单动泵的流量曲线流量时间图12-9 双动往复泵的流量曲线4、 隔膜泵l其结构特点是借弹性薄膜将被输送液体与活柱隔开，从而使得活柱和泵缸得以

15、保护。l隔膜左侧与液体接触的部分均由耐腐蚀材料制造或涂一层耐腐蚀物质；隔膜右侧充满水或油。当柱塞作往复运动时，迫使隔膜交替地向两侧弯曲，将被输送液体吸入或排出。弹性薄膜采用耐腐蚀橡胶或金属薄片制成。l适于：定量输送剧毒、易燃、易爆、腐蚀性液体和悬浮液。 电动隔膜泵工作原理电动隔膜泵工作原理: 电机（4）通过减速箱（3）带动左右两端柱塞上面的隔膜（2）一前一后往复运动。在左右两个泵腔内，装有上下四个单向球阀(1)隔膜的运动，造成工作腔内的容积的改变，迫使四个单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体不断地吸入和排出。5、齿轮泵 l齿轮泵也是正位移泵的一种，如图。泵壳内的两个齿相互啮合，按图中所示方向转

16、动。在泵的吸入口，两个齿轮的齿向两侧拨开，形成低压将液体吸入。齿轮旋转时，液体封闭于齿穴和泵壳体之间，被强行压至排出端。在排出端两齿轮的齿相互合拢，形成高压将液体排出。l齿轮泵产生较高的压头但流量小，用于输送粘稠液体及膏状物，但不能输送含固体颗粒的悬浮液。 吸入腔吸入腔压出腔压出腔泵壳泵壳6、螺杆泵l由泵壳和一根或几根螺杆构成。一根螺杆：螺杆和泵壳形成的空隙排送液体。两根螺杆：与齿轮泵类似，利用互相啮合的螺杆排送液体。特点是压头高，效率效率高，噪音小。适于在高压下输送粘稠性液体。流量调节时用旁路(回流装置)调节。螺杆泵螺杆泵螺杆泵螺杆泵7 旋涡泵 旋涡泵是一种特殊类型的离心泵。旋涡泵主要由叶轮

17、和泵体组成。叶轮是一个圆盘，四周由凹槽构成的叶片呈辐射状排列(图b)。叶轮旋转过程中泵内液体随之旋转，且在径向环隙的作用下多次进入叶片并获得能量。因而液体在旋涡泵内流动与在多级离心泵中流动相类似。泵的吸入口和排出口由与叶轮间隙极小的间壁分开。旋涡泵的特点：1、压头随流量增大而大幅度下降，以旁路调节流量更为经济；2、轴功率随流量的增大而减小，启动泵时应全开出口阀门；3、能量损失大，效率低，一般为20%50； 它适用于高压头，小流量且粘度小的液体，不适于输送含固粒的液体。 二、气体输送机械l输送和压缩气体的设备统称气体压送机械。用途：v气体输送（气体输送机械）v产生高压气体v产生真空l常用的气体输

18、送设备：低压空气压缩机、通风机和鼓风机等v气体输送机械的特点：对一定质量的气体，由于气体的密度小，体积流量就大，因而气体输送机械的体积大。气体在管路中的流速要比液体流速大得多，输送同样质量流量的气体时，其产生的流动阻力要多，因而需要提高的压头也大。由于气体具有可压缩性，压强变化时其体积和温度同时发生变化，因而气体输送和压缩设备的结构、形状有一定特殊要求。v分类按结构与工作原理分按终压(气体出口表压p2)和压缩比(气体出口与进口绝压之比x)分按结构与工作原理分：v离心式 v往复式v选择式v流体力学作用式按p2和x分：v通风机：p215kPa，x11.15，主要结构有离心式、轴流式，用于通风换气和

19、送气。v鼓风机：p215294kPa,x4，主要结构为多级离心式、旋转式，用于输送气体。v压缩机：p2294kPa，x4，主要为往复式结构，用于产生高压气体。v真空泵：p2为大气压，x由真空度而定，结构为旋转式，用于将设备中气体抽出而减压。 2 离心通风机v工业上常用的通风机为离心通风机，按其产生风压大小分为：v低压离心通风机：出口风压低于1kPa(表压)v中压离心通风机：出口风压在13kPa(表压)v高压离心通风机：出口风压在315kPa(表压)离心通风机的结构和工作原理v结构：机壳为蜗壳形，壳内气体通道和出口的截面多为矩形；叶轮直径大，叶片数目多而且短。叶片有平直，前弯和后弯等形状，前弯叶

20、片送风量大，但往往效率低，因此高效通风机的叶片通常是后弯的。工作原理：同离心泵离心通风机的性能参数l1.风量 单位时间内从风机出口排出的气体体积，并以风机进口处气体的状态计，以Q表示，单位m3/h。风量大小取决于风机的结构、叶轮尺寸(叶轮直径与叶片宽度)和转速。l2.风压：离心泵的静压头是泵出口与进口之间的静压头之差，当风机直接从大气抽入空气时，泵进口的静压头可以看作为零，即泵出口的静压头就是泵的静压头。加上泵出口的动压头，两者之和就是离心泵的总压头。 Ht-总压头，m； Hst-静压头，m； Hdy-动压头，m； Pc-泵出口压力，Pa； uc-出口气体流速，m/s 22cctstdyPuH

21、HHgg22cctuPP将上式乘以将上式乘以g，得，得风压的表达式如下：风压的表达式如下：l功率与效率离心通风机轴功率的计算公式：1000/tQPN Q-实际风量，实际风量，m3/h； Pt-风压，风压，Pa； -全压效率，一般约为全压效率，一般约为7090。 ，kW离心通风机的特性曲线离心通风机的特性曲线l离心通风机在某一特定转速下风压、轴功率、全压效率与风量的关系，此外还有静压、静压效率与风量两条关系曲线 12000105009000750060004500300015000265319363422481530579637686745794834D=500mmn=800r/min=1.2k

22、g/m7654321N/KWQ/m h图12-17 离心通风机的性能曲线5.34.02.641.23N-l2 离心通风机的选择l(1)计算输送系统所需风量Q和风压HT风量根据生产任务规定值换算为进口状态计的气体流量；所需实际风压HT按柏努利方程进行计算，然后换为实验条件下的HT；l(2)根据被输送气体的性质与风压的范围确定风机的类型；l(3)根据Q和HT从风机样本中选择合适的型号，所选风机应留有一定余量；l(4)核算风机的轴功率 特别当气体密度与实验条件下密度相差大时。离心式鼓风机离心式鼓风机l排气压力（0.13）105 Pa的风机l结构与离心泵相像l与离心泵相比，其外壳直径与宽度之比较大，叶

23、片较多，转速较高。3.空气压缩机空气压缩机l概述：生物工程工业中的好氧培养需要向发酵罐中通入0.20.3MPa的压缩空气l常用空气压缩机（涡轮空压机或往复式空压机）作为供气设备3.1 涡轮式空压机涡轮式空压机l一般由电动机通过增速装置直接带动涡轮高速旋转，将空气吸入并使之获得较高的离心力，甩向叶轮外圆周，部分动能转变为静压能，由压出管排出。l特点：供气量大，出口压强稳定，输出的压缩空气不含油雾；功率消耗较小，结构紧凑，占地面积较小。 l用于抗生素发酵的是低压涡轮空压机，其出口压强为0.250.55mPa (表压)，容量一般都大于100m3/min l离心空压机：离心空压机l型号：国产的涡轮空压

24、机的型号有DA型和SA型，符号“D”表示单吸，而“S”代表双吸，“A”则表示涡轮压气机，其后的数字分别代表供气量与出口压强以及设计序号。3.2 往复式空压机往复式空压机l往复式空压机的结构和工作原理类似于往复泵，在气缸外需有冷却装置。冷却装置有水冷和风冷之分，一般需连续供气的场合，都选水冷式空压机。l特点：优点是容量范围广，价格比较低廉，操作与维修比较方便；其缺点是出口流量不稳定，而且压出气体中夹带油雾，给后道工序空气除菌带来一些困难。l按其气缸的排列不同，可分为V型、W型、L型等；按其排气压强分，可分为高压（80100大气压）、中压（1080大气压）与低压（低于10大气压）三类。 往复式空压

25、机往复式空压机往复式空压机往复式空压机3. 固体输送设备固体输送设备1. 带式输送机2. 斗式提升机3. 螺旋输送机4. 气力输送设备 一、斗式提升机（斗式运输机）垂直提升物料；1.适用物料：松散型、小颗粒物料。2.构造和原理 用胶带或链条做牵引件，将料斗用螺钉固定在牵引件上，牵引件再由鼓轮张紧并带动运行。（1）料斗分为浅斗、深斗和尖角形斗。（2）料斗带：即牵引带。胶带由若干层帆布组成的橡胶带，钢质链条具有较强的牵引力。结构传动鼓轮、张紧鼓轮环形牵引带或链料斗机壳和装卸料装置等装料和卸料装料方式有喂入式和掏取式两种。卸料方式主要为重力卸料和离心力卸料两种。斗式提升机- 套筒滚子链 NE型斗式提

26、升机 结构示意图结构示意图优点、缺点优点、缺点节省空间提升高度大产能大能耗大3、斗式提升机的计算、斗式提升机的计算（1）功率消耗（2）生产能力（输送量）（3）提升速度l（1）生产能力（输送量） Q=3.6 i/a*v ，t/h i-料斗容积，m3； a-料斗间距，m； v-运行速，m/s； -物料堆积密度，kg/m3； -充填系数l（2）功率消耗 N=QH/367 H-提升高度，m；-总效率，0.30.8 ；l（3）运行速度 U=(1.8-2.1)D1/2 ，m/s； D-滚轮直径，m； 过快或过慢将导致超过卸料槽或未到卸料槽即抛过快或过慢将导致超过卸料槽或未到卸料槽即抛落于机壳内落于机壳内l

27、http:/ 由绕在两个鼓轮（主动轮和从动轮）上的封闭环形组成的运输系统，主动轮靠摩擦力带动环形带运转，环形带再靠摩擦力带动上面的物料，达到运输的目的。带式输送机：煤矿用带式输送机带式输送机带式输送机带式输送机机构机构l（1）带：有橡胶带、塑料带、钢带等几种。橡胶带多用。l（2）托辊：目的为限制承载重物的带下垂。分上下托辊，上托辊有直形和槽形两种，下托辊只有直形一种。l（3）鼓轮：卸料端为主动轮，上料端为从动轮，其作用是拉紧胶带和转向胶带。（4）传动装置和张紧装置：传动装置主要包括电动机和减速机，张紧装置的作用是给胶带一定张力，防止胶带在鼓轮上打滑。常用的张紧装置有重锤式和螺丝拉紧式两种。（5

28、）加料装置和卸料装置：常用矩形漏斗式为好，加料较均匀。物料可在输送带末端自由落下，不需卸料器。也可用挡板在中途卸料。3. 3.带式输送机的计算带式输送机的计算（1）生产能力（2）皮带运行速度（3）功率消耗生产能力 q-单位长度负荷，kg/m；v-运行速度，m/s； 皮带运行速度对输送量影响较大，取决于物料形式，成件物品时，0.51.5m/s，散料时，采用经验数据。3.6Qqvt/h功率消耗H-提升高度，m，上升为正，下降为负；K-系数，与带宽、轴承有关；Q-输送能力，t/h；V-输送速度，m/s；K1-起动附加系数，K11.31.8；A-系数，与皮带长度有关110.00274)000147.

29、0000545. 0(QHKQLKLvAKN三、螺旋输送机（螺旋运输机）三、螺旋输送机（螺旋运输机）1、螺旋输送机的作用和适用物料作用：既可输送物料，又起到混合物料和加料的作用。适用于松散的粉状或小颗粒物料，也可输送粘稠物料。加热螺旋输送机和子母螺旋输送机加热螺旋输送机和子母螺旋输送机垂直螺旋输送机垂直螺旋输送机2、结构和原理、结构和原理螺旋输送机主要由外壳和一个旋转的螺旋料槽和传动装置构成。当轴旋转时，螺旋把物料沿料槽推动，在运动中物料以滑动形式沿着槽移动。l螺旋形状：全叶式、带式、叶片式和成型叶四种。l 由于螺旋输送机的输送的推力全靠摩擦，因而能量消耗较大。这种输送机常被用于短距离的水平输

30、送，或是倾角不大于20情况下 的输送。近年来也有用于垂直输送物料的报道。3 3、可弯曲螺旋输送机可弯曲螺旋输送机 以挠性螺旋体作为构件，由电动机直接带动（或经减速后）旋转而输送物料。可以直线输送也可以弯曲输送。l结构简单、紧凑、外形小、可密封及中间卸料l能耗大、易磨损，短距离输送，混合4 4、螺旋输送机的计算螺旋输送机的计算（1）生产能力:D-直径，m；s-螺距，m；n-螺旋的转速，r/min；-密度，t/m3；-装满系数；c-倾斜系数（2）动力消耗 N轴Q/367*(LK+H) L-输送长度，m；H-升运高度，m；H-阻力系数； N电机1.2 N轴/ -效率，0.60.852260474QD

31、 sncD sncl大型刮板输送机四、气力输送系统及设备四、气力输送系统及设备l稀相气力输送系l密相高压气力输送系统 稀相气力输送系稀相气力输送系l气力输送又称为气流输送、风力输送。一般垂直或水平输送物料。l 它是借助空气在密闭管道内的高速流动，物料在气流中被悬浮输送到目的地的一种运输方式。气流输送原理气流输送原理l（1）垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件 颗粒在气流管中所受的三种力：重力，浮力和阻力，由三种力的大小关系而产生的颗粒的三种运动方式； 粒子的悬浮速度:粒子所受三力平衡时对应的气流速度。 垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件： 垂直管中，气流速度大于颗粒的悬浮速度。(浮力）（

32、阻力）（重力）气流方向图12-25 颗粒受力情况FsWFa（2）颗粒在水平管中的悬浮）颗粒在水平管中的悬浮这是五种力作用的结果：可能发生的五种力，并不表示他们同时发生，比较复杂。（3）颗粒在输料管中的运动状态）颗粒在输料管中的运动状态l 颗粒在管道中的运动状态与输送气流速度有直接关系。l 在垂直管中，流态化状态：颗粒自由悬浮在气流中；l 气流输送状态：颗粒均匀分布于气流中。l 在水平管中，悬浮流状态； 两相流状态； 团块流状态。l 结论：物料输送必须保证足够的气流速度，但是速度过大，会造成很大的输送阻力和较大的磨损。输送必要条件输送必要条件固体流态化：颗粒物料与流动的流体接触，使颗粒物料呈类似

33、于流体的状态。气力输送的主要参量气力输送的主要参量:沉降速度和悬浮速度沉降速度和悬浮速度 沉降速度沉降速度Vf：粒子在静止流体中自由下落，最终达到匀速沉降时粒子的速度称为沉降速度。即作用于粒子的重力、浮力、阻力之和为零时的速度。 aassfCgdV34悬浮速度悬浮速度VV ：粒子在匀速气流中保持静止或悬浮状态时气流的速度称为悬浮速度 该粒子的悬浮速度。V V f。优点优点l1、设备构造简单，制造、加工、安装都比较设备构造简单，制造、加工、安装都比较方便，控制费用少，建设时间短方便，控制费用少，建设时间短。l2、输送效率高，设备无回程运输输送效率高，设备无回程运输。l3、有利于实现散装运输，节约

34、包装材料，节有利于实现散装运输，节约包装材料，节省运输成本。省运输成本。l4、劳动卫生条件好、劳动卫生条件好l5、在输送过程中，还可以只进行分选、干燥在输送过程中，还可以只进行分选、干燥等中间处理。等中间处理。l6、可以输送处于加热状态的物料，并在输送可以输送处于加热状态的物料，并在输送过程中起到冷却的作用过程中起到冷却的作用2 2、气流输送流程、气流输送流程l按输送气流的压力和设备组合不同可分为以下几种l（1）吸引式输送流程（又称吸入式、真空输送）（2 2）压送式输送流程）压送式输送流程（3 3）混合式输送流程）混合式输送流程（1 1）吸引式输送流程）吸引式输送流程 又称吸入式、真空输送，靠

35、装在系统尾部的风机将管道内抽成负压，气流和物料从吸嘴被吸入输料管，经分离器后物料和空气分开，物料从分离器底部的卸料器卸出，含有细小物料和尘埃的空气再进入除尘器净化，然后排入大气。 稀相中、低真空吸送气力输送系统稀相中、低真空吸送气力输送系统 l稀相中、低真空吸送气力输送系统是以罗茨真空泵为气源，连续吸送物料的一种气力输送系统。该系统具有把物料从数处向一处集中输送；输送压力低、输送可靠、设备简单；由于系统内压力低于大气压力，被输送物料不会从系统中逸出；由于吸嘴吸料，可避免取料点的粉尘飞扬，生产效率 高（2）压送式输送流程靠装在系统前端的风机（压缩机）将空气压入管道造成正压，物料经喉管与空气混合送

36、至分离器，被分离出的物料由卸料器的下方卸出，空气进入净化器后排入大气。 输送强度较大。还可输送潮湿物料。稀相惰性气体循环气力输送系统：以罗茨鼓风机为气以罗茨鼓风机为气源，惰性气体为输源，惰性气体为输送介质连续输送物送介质连续输送物料的一种循环式气料的一种循环式气力输送系统，该系力输送系统，该系统适宜输送化学性统适宜输送化学性质不稳定的片状、质不稳定的片状、粉状与粒状物料。粉状与粒状物料。（3）混合式输送流程l前两种方式的结合；将风机装在系统中间，前段为吸入式，后段为压送式，可以从数点吸入压送至较远，较高的地方。但是结构复杂，空气含粉尘较多（4）几种流程的比较：吸入式需要排料器（闭风器），防止在

37、排料时发生物料反吹，可自动加料； 压送式需要加料器，防止在加料处发生物料反吹，可自动卸料； 压送式较吸入式采用较细的管道，因为前者操作压力较后者为大。从几个不同地点，向一个送料点送料时，采用吸入式最合适；从一个加料点向几个不同的地方送料时，采用压送式最合适。3 3、气流输送的主要配套设备、气流输送的主要配套设备七种组成设备：进料装置、输料管道、分离装置、闭风器、风机、除尘器和空气管道。（1）进料装置：吸嘴a.单管吸嘴：管内无空气或仅进入少量空气而达不到输送物料的气流量。b. 带二次进风口的单管吸嘴：有二次空气的进风口。c. 喇叭型双筒吸嘴：为防止物料堵塞空气的进入，喇叭型双筒吸嘴被设计出来。吸

38、料口做成喇叭形，外筒和内筒的环隙是二次空气通道。环隙面积与吸入口面积=0.2-0.8,长度小于0.9m;d. 固定型吸嘴l筒形吸嘴 A向二次空气二次空气a)b)c)d)图12-27 吸嘴的形式图12-28 双筒喇叭形吸咀 图12-29 固定式吸嘴输料管 2-滑板 3-物料 4-空气4123（2）分离装置a.旋风分离器：是利用离心力来分离捕集粉粒体的装置。 b.重力式分离器又叫沉降器，有各种结构形式。 （3）空气除尘装置a.旋风分离器b.布袋滤尘器c.湿式除尘器le. 闭风器（关风器）l旋转加料器广泛应用在中、低压的压送式气力装置中，或在吸送式气力装置中作卸料用，主要由圆柱形的壳体及壳体内的叶轮

39、组成。 342 图12-30 旋转加料器1-外壳 2-叶片 3-入料 4-出料闭风器产能闭风器产能vqnG60q-叶轮旋转一周排出的体积，m3/rn-叶轮转速，r/minv-体积效率，0.75-0.85移动式气力输送系统移动式气力输送系统l风机进口产生一定负压力的气体，物料从吸嘴吸入，运送到分离器，物料在重力作用下进入卸料器，在电机带动下均匀供料。风机出口产生一定压力的高压气体，携带物料运送到指定位置。适用于需要或经常移动的场所气力输送装置的计算气力输送装置的计算l1设计计算程序l2主要参数的计算 1设计计算程序设计计算程序l （1）被输送物料的性质和输送距离及起点和终点具体使用情况，确定气力

40、输送型式（吸送式、压送式），并确定其输送能力。l（2）确定合适的混合比和空气消耗量。l（3）根据被输送物料的悬浮速度确定最有利的气流速度。l（4）根据输送系统结构、输送距离、输送物料的特性等计算整个装置的总压力损失。l（5）按照计算确定的空气消耗量和输送装置的总压力损失选取定型压气机械，计算风机所需功率并选定配套电动机。l输料管在正常工作中的最大物料量为:l G算 =aG l G算计算输送量l G设计输送量，根据工艺流量平衡表或其他要求确定。必要时应通过测定，以求准确l a储备系数，考虑到工艺上的原因，如原料品质的变化，水分含量的高低，操作指标的改变等可能引起流量变化的因素而附加的系数2主要参

41、数的计算主要参数的计算l（1）气流速度 l（2）混合比 l（3）输送空气量和输送管径计算l（4）气力输送系统的总压力损失P （1）气流速度）气流速度l条件：理论上气流速度大于物料的悬浮速度 l实际上：完全的悬浮流状态，使用的气流速度远比颗粒的悬浮速度大，超出的系数应通过实验确定l水平管道中颗粒的悬浮机理与垂直管中是完全不同的。要较合理地确定气流速度，只能采用实验或经验方法 l物料的比重和颗粒愈大、输送浓度愈高、或者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。数值，反之则取较低数值。l必须保证物料

42、能可靠地输送，同时也要考虑工作的经济性。风速过高，动力消耗过大。动力消耗几乎与风速的三次方成正比。l风速过低，对物料输送量变化的适应性小，工作不稳定，容易发生堵塞或掉料。l在保证稳定可靠的前提下，尽量采取低风速。l粮食加工厂输料管中的风速一般为：l粮粒 : =2025米秒l粉类物料: = 1620米秒（2）混合比）混合比l混合比(u)又称质量浓度，是指在单位时间内所输送的物料质量与空气质量之比 U=Gs/G GS-物料的质量流量，kg/h G-空气的质量流量，kg/h 其大小取决于输送系统的具体情况和物料特性，吸送式系统小些，压送式系统大些。输送距离短大些，长小些。松散的颗粒状物料大些，粉状物

43、料或较潮湿物料小。 我国面粉厂的气力输送浓度，中小型厂，我国面粉厂的气力输送浓度，中小型厂，麦间为麦间为=24，粉间为粉间为=53。大型厂，麦间大型厂，麦间为为=46，粉间为粉间为=25。米厂输送稻谷、。米厂输送稻谷、谷糙混合物和糙米，谷糙混合物和糙米，=35；输送米糠，输送米糠，=52。码头及移动式气力输送装置，当采。码头及移动式气力输送装置，当采用高压离心风机时，用高压离心风机时，=814。（3）输送空气量和输送管径计算）输送空气量和输送管径计算l输送空气量：输送空气量： V=GS/uS GS -物料的质量流量，kg/h；u-混合比； S-空气密度，g/m3；约1.2 kg /m3输送管直

44、径输送管直径: : ua空气流速，m/sauVD36004（4）气力输送系统的总压力损失）气力输送系统的总压力损失Pl输送系统的总压力损失，包括输料管中各项损失和各部件的压力损失之总和。加速段的压力损失P1输料管中的压力损失P2分离器的压力损失P3空气管的压力损失P4加速段的压力损失加速段的压力损失P1l物料进入输料管后开始向规定方向运动时，要靠气流的动能进行一段加速过程，才能达到稳定的输送状态 lC-供料系数，其值在110之间，连续稳定供料取小值，间断供料或从吸嘴吸料时取大值。lua空气流速，m/s2)(21asuuCP输料管中的压力损失输料管中的压力损失P2 l稳定状态输送物料时，输送管中

45、由于物料在管内相互碰撞与管壁碰撞摩擦而引起的压力损失，占的比例很大。 l输料管分别由垂直管、水平管和弯管部分组成时，应分别进行计算 l水平输料管中的压力损失P2H L-水平输料管长度，m； D-输料管内径，m； a-空气摩擦系数，一般在0.020.04之间 光滑管：=1.0，新焊接管：=1.3，旧焊接管：=1.6 H -系数222aSaHHuDLapDKa0011. 00125. 0(uuaaH2 . 030l垂直输料管中的压力损失P2V v-系数l弯管输料管中的压力损失P2ele-阻力系数222aSavVuDLaPuuaav15. 02505 . 1222aseeuuP分离器的压力损失分离器

46、的压力损失P3l重力式分离器的压力损失P3w w-阻力系数，1.02.0l旋风分离器的压力损失P3sl s-阻力系数28 . 0123aswwuuP223aSSSuP空气管的压力损失空气管的压力损失P4l不带物料的气流管道中纯空气气流的压力损失 l吸送式系统是指从空气吸入口至供料器这段管路，压送式是指从风机至供料器一段的管道，以及气流从分离器出来后的一段气体管路。 l分直管和弯管两部分计算 直管、弯管的压力损失直管、弯管的压力损失 l直管l弯管 u1-空气在空气管中流速，m/s b -弯管阻力系数2142sRauLPD2214uPsbC（5）输送功率的计算及风机的选择）输送功率的计算及风机的选

47、择 l求取系统所需的风机功率，而风机功率则由系统的总压力损失及所需空气量求得。实际上应考虑排风口的风压、计算的误差等因素，应有一定的余量。所以将P增加1020%作为选择风机的依据。l总压力总压力： 风机的风量为风机的风量为：l总功率总功率：l l-系数，050.736002 . 11 . 1VVaPP2 . 11 . 1PVNa风机选型风机选型l气流输送系统的动力设备，选择风机首先是选型。l压力输送系统中，低压压送通常可选用离心式通风机；压力稍高可用罗茨鼓风机或离心式鼓风机；高压压送则可选用空气压缩机。l真空输送系统，通常可用往复式泵、水环式真空泵或罗茨鼓风机等l在所要求的风量和风压下具有较要

48、效率的风机 例题例题l某啤酒厂采用吸入式流程一级风送大麦芽，每小时输送4545 kg，输送水平距离为30m，垂直距离15m，90大弯管（r/D=6）2个，空气管长10m，90弯管（r/D=2）3个，麦芽从沉降式卸料器排出，为提高回收率，气流再经旋风分离器，带式滤尘器后由抽风机抽出放空。试计算：1. 输料管直径；2.风机的风量和风压以及所耗功率。密相高压气力输送系统/仓泵式密相高压气力输送系统（仓泵式）密相高压气力输送系统（仓泵式） l该系统是以空压机为气源、发送罐输送物料的一种密相高压气力输送系统。l流速低、耗气量小、适宜长距离、大容量输送l对于透气性好的物料，便于实现流态化输送，l具有噪声低

49、、破碎少的特点。l适宜输送水泥、粉煤灰、矿粉、铸造型砂、化工原料等磨削性较大的物料。 l正压密相仓式气力输送系统通过脉冲气力把管道中的物料切割成一段段料栓和气栓，利用料栓两端的静压差来推动料栓运动。密相气力输送系统的核心部分是一只仓储式气力发送泵密相高压气力输送系统（空压机罗茨密相高压气力输送系统（空压机罗茨风机形式）风机形式） l该系统是以双级罗茨鼓风机或空气压缩机为气源，产生高压气体，连续压送物料的一种气力输送系统。l适用于从一处向多处进行分散输送l具有压力高、密封可靠、对物料起到烘干和分级的作用；l适宜中长距离输送，输送比重较大、磨损性较小的粉状和粒状物料。思考题思考题固体物料的输送包括哪几类？固体物料的机械输送设备主要有？能用于垂直输送的设备是？固体物料气力输送的原理？垂直管道中实现气力输送的必要条件？压送式、吸送式气力输送装置流程图？主要部件的功能？压送式、吸送式气力输送装置中闭风器的安装位置及作用？