气力输送中影响管道磨损的因素

2018-11-26 作者：Array

　　在输送原理上，气力输送装置与其他输送设备的明显区别在于其用于输送的能量是通过空气传递给被运送的物料的。为此，空气在搅动物料的同时需作动量的交换。为了不使被输送物料在输送管底部滞留，就要使物料保持有一定的移动速度。这样。在移送中的粒子与管壁之间就产生了碰撞和撞击,这就是气力输送装置中输送管常说的磨损起因。在气力输送管中直管段内的磨损很轻．易磨损部位主要发生在管道转弯处，特别是固体颗粒冲击管道转弯的外侧，这就是弯管磨损。

　　1 磨损的产生机理

　　磨损是一个非常复杂的现象。对其磨损机理的假设有以下种形式：

　　(1)擦动或滚动磨损。是由于粒子的摩擦引起的表面磨薄。

　　(2)刮痕磨损。是由于粒子深入表面，产生局部的剥离。

　　(3)撞击磨损。是由于粒子的撞击使表面的组织产生局部的破碎和脱离。

　　弯管是在输送磨削性物料时最易磨损的部分。物料通过弯管时，由于离心力和惯性撞向管道外侧的内壁。一部分颗粒沿着管壁外侧的内壁滑动；另一部分颗粒又从外侧内壁反射到管道内侧的内壁．如此反复运动：物料经过数次碰撞。在圆断面弯管的外壁中部，会产生像用凿凿出的凹坑。因此。物料对管壁的撞击和摩擦是磨损弯管的主要原因。

　　2 弯管磨损的影响因素

　　直管的磨损与弯管相比，一般要小得多。因此，在气力输送中主要考虑弯管的磨损。例如：输送的物料是铁粉等磨蚀性的物料。使用一个普通的钢制弯管，连续输送2h，弯管就会被磨穿；如果弯管的弯曲半径太小，输送脆性物料时其破碎率就会增加；弯曲半径过大，输送合成材料将产生“拉丝”问题。

　　国内外关于物料冲击或摩擦管内壁而导致磨损的研究已经充分的展开。物料冲击或摩擦管内壁而导致磨损的主要因素如下：

　　(1)输送物料的物性。包括粒子的大小和形状、浓度、硬度、水分、破碎率和黏附性等。

　　(2)输送管的状况。包括输送管的材质和金属组织成分、硬度、表面加工情况、

　　内径、布置方式及形状等。

　　(3)输送条件。包括输送气流速度、料气比、温度和流动状态等。

　　在实际输送中。以上因素对磨损的影响并不是单一地存在的，而是综合出现的。因此，即便是同种物料，采用相同材料的输送管，由于输送条件不同，磨损程度也不同。

　　2．1输送气流速度对磨损的影响

　　输送时气流速度对管壁磨损的影响最大。如果其它条件相同。降低物料碰撞壁面速度或改变物料撞击角，都能在很大程度上减少壁面磨损。由于磨损是粒子与管道内壁的撞击或摩擦造成的。因此，粒子的速度越大。撞击或摩擦的能量就越大。磨损越严重。通常，磨损量可表示为输送气流速度的n次正比例增长关系。如果气流的速度太低，则被输送的物料就会沉积在管道中，堵塞管道。因此，合理选择气流速度是保证系统正常工作的关键。

　　在气力输送中，磨损量可大致考虑为与输送气流速度的3次方成正比。即：物料与管壁接触时的相对速度越大。形成的接触压力越大．产生的接触频率越高，弯管管壁的磨损速度就越快。图2表示了输送粉煤灰时的气流速度与磨损量关

　　系。

　　2．2撞击角对磨损的影响

　　物料冲击管壁的撞击角对管壁的磨损影响也很大。物料在弯头处以射流形式碰撞弯头，流速越大，入射角越大，致使局部管道严重磨损，形成凹坑，长期操作将导致管壁磨穿。著名的Mason弯管磨损试验表明，磨损的部位通常发生在22°(外侧)，45°(内侧)和75°~85°(外侧)。

　　撞击角与磨损量的关系如图3所示。从图3可以看出，当颗粒以20°～30°的角度撞击时，磨损最为严重。而在垂直(90°)撞击时反而减少。

　　2.3料气比对磨损量的影响

　　料气比是指被输送固体物料质量与输送这些固体物料所消耗的空气质量之比。因此，料气比越大，输送时粒子摩擦或撞击管内壁的次数就越多，则管壁磨损越严重。

　　2.4输送物料的物性对磨损的影响

　　物料物性对弯管的磨损也有影响，其对弯管磨损的主要表现形式如下：

　　(1)物料颗粒粒径越大，磨损加剧；物料硬度、浓度增加，磨损加剧。(2)物料含水在某一限度内增加时。钢铁材料氧化越快从而磨损加剧：但如果含水量超过这一限度，因机械磨损减少，反使磨损下降；物料颗粒表面棱角尖锐，磨损加剧；(3)物料与壁面接触应力越大，磨损一般越厉害。

　　2．5弯管的结构及形状对磨损的影响

　　弯管曲率半径与管道直径之比(R／D)对磨损的影响很大。传统理论认为物料在弯管中沿外侧内壁流动。曲率半径较大，越趋近于直管，相应的磨损和压力损失也越小。因此，气力输送系统最初使用的是长半径弯管，长半径弯管的曲率半径与管道直径之比(R／D)为8-24。但是，Mason弯管实验和实践经验表明，物料流经弯管时，会在内壁外侧和内侧弹跳。每个磨损点都说明物料与管壁之间存在强烈的冲击碰撞造成物料运动方向改变。这种冲击碰撞预示着物料的破碎和能量的损失。一般情况下，长半径弯管曲率半径越大．撞击越严重．冲击碰撞点也越多，能量损失就越大，磨损越严重。

　　此外。弯管的粗糙度越大，摩擦阻力也越大，弯管越容易磨损。通常在弯头处选择粗糙度小的材料；使用弯管过多。能量消耗越大，管道容易堵塞及弯管磨耗加快；管径越小。气流受到的阻力越大。管壁受损越严重；弯曲角越大。磨损量越大。

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