循环气力输送.doc

盐城工学院本科毕业生设计说明书201111.前言1.1简介气力输送技术开始于19世纪早期。1810年，Medurs提出了邮件气力输送方案；1824年，首创了气力输送的实验装置；1853年，Clark首创了气力输送系统；20世纪30年代丹麦研制的粉体正压输送装置标志着高压气力输送的成熟。近十几年来，气力输送技术的发展迅速，新的输送装置相继问世，如德国的内重管式，英国Warren-springse实验室的脉冲气到式，日本的成栓器脉冲式气力输送装置等，目前，气力输送广泛地应用于电力，制药，采矿，化工，食品等部门。目前遇到的问题：物料的机械损伤没有彻底的解决；Segler，H.Kotmah通过研究发现，受气流速度，料气比，管路设计，物料特性等影响，物料在输送过程中会产生机械损伤，影响因素不同，损伤程度也不同。稀相气力输送，系统消耗大，一般为提升机2-4倍,为带式输送机的15-40倍对于短距离的输送其动力消耗更大，物料的气力输送为负压式气力输送，整个系统在负压下出料，对料器，除尘器的密封性要求较高，致使出料器，除尘器的结构复杂。气力输送原理不成熟，其理论计算均处于探索发展阶段；管路的压力损失，物料输送速度，气力流量的测量仍然采用实验和经验相结合。由于以上的种种原因，制约了气力输送的发展!新发展及发展方向：20世纪90年代以来,大量的科技工作人员不断地对气力输送系统进行深入研究，取得了一系列的成果，特别是在提高气力输送效率的关键性问题，在压力降，气流速度和输送速度，磨损等方面成绩尤为突出。H.Kalman提出可以通过机械设计及流动形式的选择来控制磨损；Splapman低速浓相气力输送的压降做了实验性描述，并指出在长管中由于气体有轴向膨胀，使得压力变法呈非线性变法；国内浙江大学林江由研究气固速度比，得到了与压降相关的固粒运动速度等特性。此外，随着电子信息技术及计算机的发展，在气力输送中也得到了广泛的应用。人们开始利用计算机和网络技术对气力输送过程进行模拟分析，对气力输送系统的部件进行优化设计。美国Ford公司开始开发计算机辅助设计软件，实现了数字化管理；浙江大学的杨辉利用工程设计法和计算机模拟的有机结合开发了气力输送系统计算机设计软件，使系统设计更加可靠合理；浙江大学利用神经网络与机理分析相结合的软测量方法，实现了对气力输送粉料的在线测量；东南大学利用人工神经网络非线性映射能力设计了三层前馈式，用于传热法预测气固两相中的固相量。目前气力输送系统采用带模拟的PLC在线连续检测控制方式。有的利用传感器对输送管道中固体颗粒进行在线质量流量的测量等；有的使用变频调速器降低输送能耗。一些新的防止堵塞和减轻磨损的输送管路在不断的出现，如：双套管输送，栓塞式密相输送。气力输送技术虽然有近百年的历史，但是对其的研究方兴未艾。随着输送理论的成熟与相应技术的进步，气力输送技术将逐步形成一套完善的理论体系1。1.2气力输送系统的分类QS5气力输送实验台控制系统及垂直提升部分设计2到目前为止尚没有阐述各种型号气力输送系统的工业标准,概括地说,可分为气力输送机和空气输送槽两大类。气力输送机（1）低压式气力输送系统该系统物料是在真空或正压下导入空气(或气体)流中。这种系统由普通的正压系统、负压(真空)系统，正、负压混合系统以及闭合回路系统构成。（2）机械式气力输送系统这种系统在输送管线的入口通过特殊设计的像涡轮螺旋一类的供料器把空气物料一起混合，这种供料器将物料送入混合室与空气喷咀气掩接触而被输送这种机械式气力系统要求较高的空气压力，产生纯气力系统密集的固体梳。（3）高压式气力输送系统在该系统中空气进入被贮存的物料，从而引起物料的流动。物料加入叫“送罐”的高压仓，进入此仓的高压气体将物料送入输送管道并被运走，这“密相”系统或“发送罐”系统。操作压力越高就意味着效状固体物料能在高的浓度及更长的距离下被输送。（4）脉冲式气力输送系统脉冲式气力输送系统要连续不间断地提供补充空气进入输送管线，以送的物料保持流态化，并沿整个输送长度流动2。2本课题详述及理论计算2.1课题相关QS5循环式气力输送试验台总体及提升部分设计。随着环保意识的增强，气力输送系统正越来越得到关注，过程装备实验正建设这一输送系统。本设计为此项目准备的。主要内容如下：(1)适应物料：砂，石，熟料及粉状物料，堆积密度<1.8；(2)物料粒度：<=10mm；(3)水平输送斜槽长度：5m；(4)输送高度：4m；(5)输送量：100-500kg/s；(6)垂直输送风速：4m/s-30m/s可调控制；(7)输送风机功率（或电流电压）可显示；总体方案设计；结构设计；跟踪并参加现场安装和调试；图样设计：QS5循环气力输送试验台总图及垂直输送部分全套图样。2.2应解决问题(1)提升机，螺旋喂料机以及收尘器的尺寸参数；(2)螺旋喂料机的内部结构；(3)机械间的连接结构；(4)通用件，标准件的选用；(5)实验室布局；盐城工学院本科毕业生设计说明书201132.3解决方案(1)根据资料将提升机，收尘器的各项参数，如：提升及管道直径，风机风量，收尘器进口大小，直径，圆柱高，圆锥高等按公式或经验计算得出；(2)查找资料样图，先确定整体布局，再处理内部细节结构，确定选用螺旋，钢管，轴承等；(3)要解决的连接是，输送机与提升机的连接，以及提升机与收尘器的连接，可根据经验及实例选择合理的连接方式；(4)通用件及标准件的选择主要再输送机；(5)根据实验室具体情况，进行室内合理布局，使得实验室空间得到合理利用，机器正常运作即可。2.4常用气力提升计算方法表2-1已知条件物料颗粒物料012mm温度/室温20流量/h500-2000最大粒径12输送高度m4输送地海拔高度m忽略输送速度要求3-35m/s可调（低速时产量可降低到500kg/h系统选择：正压系统是工业上最常用的，它适用于文丘里式、螺旋泵和仓式泵等绝大多数供料器。供料器的选择:螺旋泵。风机选择：大多数气力输送系统使用容积式空压机（风机），因为此类设备当压力变化时体积流量几乎不变。当排气压力小于100Kpa时，广泛使用罗茨鼓风机。该类型具有宽广的体积流量范围并能提供无油空气。此外，它有恒定的速度曲线，当传递压力增加时，体积流量仅轻微减少，从而保证了物料在一定压力下的悬浮流动状态。设计计算：输送速度选择：按设计要求，气体流速3-35m/s可调，高速为选风机风量，低速选管道截面，据输送速度表的粒径和密度,选v=15m/s输送料气比据GALOTER炉资料料气比C=2424/398=6.09,本设计取料气比C=2/则气体量为Q0=G/3=2000/3=1000,折标态1000/1.293=773.43m/h考虑系统漏风和储备,风机风量Q=K4Q0=1.25×773.4=966.73m/h输送管道有效内径计算风量换算系数计算风量换算系数QS5气力输送实验台控制系统及垂直提升部分设计4体积换算系数0/vtC（2-1）质量换算系数0/mtC（2-2）20000/(/)/(/)(/)273/(273)1ttTHmpTpTPPtC（2-3）已知海拔高度为H时,大气压与标准大气压的关系为:Ph/P0=(1-0.022569H)5。256式中:To-标况气体温度（）；T1一该风量中气体的工况温度（）；P0海平面上的气压（Pa）；Ph一水泥厂厂区的气压（Pa）；H-水泥厂厂区海拔高度（km）。Cv=1.0989管道流量计算Qt=Q0CV=966.7×1.0989=1053.8h=0.2927m3/s（2-4）管道直径计算有效管径D1应为:1/(0.7854)0.2927/(150.7854)0.1576ttDQv（2-5）选无缝钢管，外径168，壁厚6mm，则内径156mm选取钢管直径为159mm，计算风量考虑到垂直输送时风量能调至35m/s,现以350.7=24.5作计算值，此时：Qt2=24.50.78540.1580.158=0.48m3/s=1728m3/h，选择风量为2000m3/s风机进风口尺寸：ab=Qt2/vt2=0.48/21=0.0286=0.099d2d=0.537,圆整为0.55m,h=4d=2.2m,取h=1.8m进风口高a=0.45D4=0.1059*0.45=0.248m进风口宽b=0.22D4=0.121m3。2.5螺旋输送机部分2.5.1工作原理螺旋输送机是属于不具有挠性牵引构件的输送机械。它的作用原理是：由带有螺旋片的转动轴在一封闭的料槽内旋转，使装入料槽的物料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用，而不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前运移，其情况好像不能旋转的螺母沿着螺杆作直线运动一样。在垂直的螺旋输送机中，物料是靠离心力和对槽壁所产生的摩擦力而向上移动的。螺旋输送机可以水平及倾斜方向或垂直向上的方向输送物料。并在输送物料的同时可完成混合、掺合和冷却等作业。特点：（1）结构比较简单、紧凑；（2）工作可靠、维修不太复杂、成本也低廉；（3）因为料槽是封闭的，所以便于输送易飞扬的、炽热的（200）及气味强烈的物料，可减少对环境的污染；（4）输送物料可以在线路任意一点装载，也可以在许多点卸载；