负压气力输送的计算方式

2020-02-19 作者：Array

·         混合比

　　混合比系指在单位时间内输送的原料质量与同一时间内通过该管道的空气质量之比，用m表示。m值的选定受着风机性能、物料特性、输送条件等多方面因素的制约，它是一个涉及输送装置经济性和工作可靠性的重要参数，在设计时宜综合各种有关因素慎重选定。

　　实际上，m值往往需经反复试算和调整才能最后确定。一般低真空吸送装置使用的m值范围在1~8之间，我们一般取m=5.5。

　　·         输送空气速度

　　通常每种物料都存在一个能保证颗粒呈悬浮状态正常输送的最低风速，称为安全输送空气速度或经济速度，用va表示。

　　如选取的输送速度比安全速度高得多，则装置虽然能安全的输送物料，但系统产生的压力损失太高，功率消耗增大，并且还会加剧管系（如弯管及其连接的水平管底壁磨损），引起物料的破碎。反之，如选取的气流输送速度低于安全速度，则容易形成脉动流，此时压力损失也会急剧增高，而且管 道极易发生堵塞，导致系统不能正常使用，在实际工程计算中，我们一般取va=18m／s。

　　对于大约90%的气流输送，25m/s的气流速度是足够的。对物料不超过880kg/m3和颗粒体积不大于2.0cm3时，上表中气流速度是可用的。物料大于880kg/m3，但小于1360kg/m3时，上表中气流速度增加5m/s；对于密度在1360 kg/m3-1840 kg/m3时，上表中气流速度增加10m/s；物料大于1840kg/m3和颗粒体积大于2.0cm3时，气流速度应由实验测定。

　　·         空气流量

　　输料管起始段输送物料所需的空气流量Qa（m3/min）可以按下式计算：

　　Qa=（G／60）／m／γai                                                   [2-1]

　　其中： G—— 输送原料重量 （kg／h）

　　m—— 混合比

　　γai—— 标准状态下的空气比重（1.2 kg／m3）混合比

　　输送方式

　　混合比m

　　吸引式

　　低真空

　　1-8

　　高真空

　　8-20

　　压送式

　　低压

　　1-10

　　高压

　　10-40

　　流动输送

　　40-80

　　·         输送料管管内径

　　输送料管管内径Dai可以按下式计算：

　　Dai=                                                [2-2]

　　其中： Qa——空气流量（m3/min）

　　m—— 混合比

　　va——空气输送速度（m／s）

　　·         空气管压损

　　空气管压损ΔPai可以按下式计算：

　　ΔPai=λai×（Lai／Dai）×（γai／2／g）×va2                                                       [2-3]

　　其中：λai——管摩擦系数，取0.03

　　Lai ——空气管长（m）

　　Dai——空气管内径（mm）

　　γai——标准状态下的空气比重（1.2 kg／m3）

　　va——空气输送速度（m／s）

　　注：λai=K（0.0125+0.0011/ Dai） 其中：光滑管K=1.0，焊接管K=1.3 旧焊接 K=1.6

　　·         加速损失

　　原料在输送的初速度可视为0，借输送空气之加速到一定速度所产生的压力损失大致可用下式表示：

　　ΔPac=（c＋m）×（γai／2／g）×va2                                                               [2-4]

　　其中：c——常数，约1~10，一般取c=3

　　m—— 混合比

　　γai——标准状态下的空气比重（1.2 kg／m3）

　　va——空气输送速度（m／s）

　　注：C是取决于粉粒体供给方法的常数，约1~10，连续稳定供料取小值，间断或从吸嘴供料取大值。

　　·         输送管相当长度

　　为了计算输送管中的压力损失，先将倾斜管、铅垂管及弯头换算为相当长度的水平直管，可表示如下：

　　Leq=Lh＋kθ×Lθ＋kv×Lv＋n×N×Dai                                          [2-5]

　　其中：Leq—— 输送管相当长度

　　Lh—— 水平管长度

　　kθ—— 斜长管换算系数，由实验决定

　　Lθ—— 斜管长度

　　kv—— 垂直管换算系数，由实验决定， 一般取kv=1.5

　　Lv—— 垂直管长度

　　n—— 弯管数

　　N—— 弯管换算系数，由实验决定， 一般取N=100

　　Dai—— 输送料管管内径Dai

　　·         输送管中的压力损失ΔPm

　　原料输送在直管部分的压力损失ΔPm是对只流空气时的压力损失ΔPa乘上实验求得的系数α（压力损失比），即：

　　ΔPa=λa×（Leq／Dai／2／g）×va2×γai                                                        [2-6]

　　ΔPm=α×ΔPa=（1＋βm）×ΔPa                                                                [2-7]

　　α及β值取决于原料的物理性质、输送管的内径、输送空气速度等，在同一条件下，α值略正比于混合比m，一般取β=0.45，λa=0.1555（假设值）。

　　·         除尘装置的压力损失ΔPsep

　　除尘装置的压力损失值取决于除尘装置的种类和构造，在中央集中输送系统中，若输送原料中含有较多粉尘，则需要加装旋风除尘器，旋风除尘器压损一般在1000~2000Pa，工程计算时取1500Pa。

　　在输送系统末端，目前采用木质纤维过滤器为核心的除尘过滤装置，压力损失一般取4000-7000Pa。

　　·         高压真空风机真空度P（真空风机的余裕风量为5%，压力为10%）

　　高压真空风机最大吸引真空度P必须大于系统压力总损失ΔP值。

　　P＞ΔP＝ΔPai＋ΔPac＋ΔPm＋ΔPsep                                                       [2-8]

　　·         高压真空风机选型实例

　　[例] 试求PVC颗粒以300kg／h的输送量在水平80m，垂直5m，5个90°弯头的管路中输送时的空气压力及风量。

　　设混合比m＝5.5，空气比重γai＝1.2kg/m3，输送空气速度va＝18m/s，由式（2-1）得Qa＝（G／60）／m／γai  ＝0.76m3/min，由式（2-2）得Dai＝＝0.03m，考虑长距离输送，为了安全起见，故选用外径为50.8mm（2.0”SUS201）管，取管壁厚1.2mm，此时Qa＝1.986m3/min。设kv＝1.5，n＝5，N＝100，由式（2-5）得Leq＝Lh＋kθ×Lθ＋kv×Lv＋n×N×Dai＝89.92m≒90m。

　　假设空气管长度及管径与输送管一致，则空气管的压力损失由式（2-3）得              ΔPai=λai×（Lai／Dai）×（γai／2／g）×va2＝1106mmaq；加速损失由式（2-4）得          ΔPac=（c＋m）×（γai／2／g）×va2＝254mmaq；输送管中的压力损失由式（2-7）得ΔPm=（1＋βm）×λa×（Leq／Dai／2／g）×va2×γai ＝2051mmaq；设除尘装置总压ΔPsep得700mmaq。则合计压力损失由式（2-8）得                                  ΔP=1106+254+2051+700=4111mmaq。真空风机的余裕风量为5%，压力为10%，则Qa＝2.085m3/min，P=4522 mmaq。

　　马达功率（KW）=(P×Qa）/(60×100×η)=(2.085×4522)/(60×100×0.6)=2.6KW  （设η=0.6）

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