气力输送设计计算方法

石油化工设备技术年 气力输送设计计算方法 辽宁省石油化工规划设计院孙德瑜 本文参考捷克斯 洛伐 克玛矛专家在我国工作期 间时本人的技 术指导 , 提出 了有 关气力输送方面的输送 密度的范围和输送速度 、 空气速度的选择及计算方法 , 列出 了吸取式 、 低压式 、 高压式 气力输送的计算方法 。 气力输送适合于输送松散的不粘结状和所有附件的数量 , 以及下 列参数 态的 、 非热烧结状态 的粉末或颗粒状态的物 料 , 尽可能是同一种物质 。 输送距离的范 围 , 从投资效益和生产费用考虑为 。 , 无论是水平 , 还是倾斜 、 垂直都是适 用 的 , 敷设输送管道较为方便 。 输送物料可在 控制室进行远距离操纵 , 并可 达到完全自动 化操作 。 输送物料量的范 围 , 一般 为、 幻 。 特别是输送含有 粉 末的物 料 时 , 气力输送对健康或安全有着重要的意义 。 在管内壁和分离器内壁衬一层辉绿岩铸 石的耐磨衬里 , 可延长管道的使用寿命 一 、 气力输送方案选择 的步骤和基本要 ,点 气力输送系统主要流程和参数的选 择 。 预计操作的正压或负压和气体 的消耗 量以及管道 的直径 。 选择合适的机器提供气力输送的能量 和计算出口的压力 、 流量 、 速度 、 输送密度 和管道直径以及最终确定气力输送的技术参 数 确定设备尺寸和选择主要机器设备 、 计量设备 、 混合输送设备 、 分离器等 确定气力输送自动化原则和范围 二 、 计算空气需要量和管道直径 , 在设计时首先确定吸取和排出物料的位 置和管道布置 , 输送 的总高度和总长度 , 并 从中确定对管道阻力有影响的弯管 、 异径管 物料输送量 , 空气流量 , 物料容重 , “ 物料颗粒或平均直径 , 输送管道的总高度 , 输送管道的总长度 , 空气管道的长度 , 确定出口空气过滤器的位置和输送物料 分离器与空气过滤器之间的管道布置 、 弯 管 、 管路附件等数量 , 并确定空气管道的长 度 。 输送密度件的选择 输送密度卜可以用来确定物料和 空气 流 的重量 , 并且是确定输送机器和所有主要设 备尺寸的原始数据 , 它的大小对整个设备输 送的经济与否有着较大的影响 输送密度的选择 一 林一 产 一 林 , 是用于输送功率小的粉末物料 和轻质极细微粉末 , 对工业吸尘设备最为适 宜 林 、。 , 应用于短距离小功率的 吸取式输送 、 丫 “ 的轻质物料 , 管道全压 力降 在 布。 的范围 。 件。 、应用 于中等输送距离和 功率 的轻质 、 中等重质物料 , 管道系统全压力降 孙德瑜高级工程师年毕业于抚顺业余工学院机械专业 , 从事石油化工机械设备的设计和技术工作 第卷第期石油化工设备技术 在 左右 。 协 、 , 应用 于输送功率大的重质物 料 , 管道系统全压力降的范围为。 。 一为 了进 行预计算 , 可参考上述数值选择 输送密度 , 如采用离心式通风机时 , 林值 通 常取 , 在功率大时选用大值 , 以便使机 器设备不至太大在使用压缩空气时 , 一般 选用件 , 这只适用在压力为。 。 输送速度的选 择 物料在管道中是用涡流空气的气流输 送 , 并与输送气体混合在一起沿管壁层流流 动 , 物料通过点至面的接触撞击在管壁上 。 每单位时间内撞击的次数和撞击强度 , 接触 表面 的大小 , 流动速度 , 物料在管壁表面动 力摩擦的阻力和其它等条件决定物料阻力无 因次系数值 。 值与输送物料的容重和颗 粒大小有关 , 并与物料输送速度有关 , 对一 定的输送密度林 , 在水平管道内与物料输送速 度分布的关系为 丫二 , , 林。 , 式 中 管道直径 , 林。 动力摩擦系数 物料输送速度 , 在 、 、 、 丫二。 、的条件下 二 图值与物料速度的关系 图所示系数值只是定 向和近 似值 。 对物料的各种容重都是相似的曲线 。 在没有 提供可靠曲线时 , 值须在试验室作出 。 图 上的曲线对物 料容重丫 。 、 是有效的 。 阻力系数在与 二值无 关的范围内 曲线下部平伏部分 的数值 , 根据物料的 不同容重 , 值分别等于 。 、 当管道直径在、时值通常是 等于曲线的右侧很平伏 , 在此范围 之内 输送物料 , 其速度在管内均匀地分布 , 并在 整个管径截面上输送物料 , 物料只是在瞬间 接触管壁 。 如果降低 和益的速度 , 则被 输送物料在水平管道底部密度就开始增大 , 与管壁接触就会更加频繁 , 摩擦阻力也随之 增大 。 曲线的左侧是比较陡立的 , 如果气速 在此范围之内 , 则管道的压力损失就急剧增 大 , 速度降低 , 管 内的输送物料开始阻塞 , 直至造成不能继续输送 。 所以在选用 输送速 度 二时须在 曲线切点之右侧 。 从节省动力考虑应选用的允许范围 的最小输送速度 , 但又要保证在曲线切点之 右侧部分 , 此 时阻力系 数 沪 对各 种物料的输送是稍有不同的 , 一般 二的最低 限度 为 , 选用巧、较 为理想沿管壁输送物料部分的流动速度比 空气的流速慢 , 也就是说输送物料的颗粒和 丫 越大 、 越重 , 则流动速度越慢在垂直向上 输送 时 , 需要克服物料自由降落的悬浮速度 , , 克服物料 自由降落的速度是在垂直管 道中颗粒物料 自由落下时最大和恒定的速 度 , 这个速度在垂直向上的气力输送的转差 率速度相等 。 在水平输送时是依赖于一定 的函数关系 。 悬浮速度的计算 丫二大 的物料 , 比 小的 比较多在 竖管道输送时 , 差 的也 多往上输送时 , 气 体的输送速度就要克服物料的自重悬浮速 度 。 一 的粒状物料 三止丝互些 , 丫丫 戈艺少 式中 干空气的重度 , 石油化工设备技术 年 。 物料容重 , 。 一一书粒直径 , 、的小颗粒物料 一 月卜 一一里 一止 一 在题粒 。 微细物料输送时 , 。只是输送 速度,的百分之几 、 因此可以不 考虑 管径计算 一 、 二 二 二一二 下一今 汽 、 。 丫。 二 式中 月 , ,。 一、一 叼一一下,牙一一下 。 气尸二一尸 乙 乙 干 一 , 输送物料的管道直径 , 空气流量的计算 二 丝 一 一二丝里 一 林丫 物料流量的计算 式中月 。 空气的动力粘滞系 数 一“ , 。 以二 一 【“ 二 物料的密度 , 护 一一空气的密度 , 一个大气压下 二 鸡 重力加速度二 , , , 一一颖粒直径 , 。 二颗粒的微细物料 二 在输送较重而又微细的物料时 , 物料所 占的体积是很小的 , 在预计算管道直径时可 不必考虑 , 可以直接以下列公式计算 。 。 “ 二二 二二一 介林 丫 “ 叨 , 而 一 刀卜 式中 月。一粘度 一“ 。 重力加速度二 , 二一一物 料的密度 , 空气的密度 , “ 颗粒直径 , 。 空气速度的计算 垂直输送时 二二。二。 水平输送时 二。 , 式中 , 空气速度是物料进入管道入口位置在 压力输送时 的速度 , 也是管道中最大压力 点 。 在、的低压输送管道上 一般不考虑压力的差别 。 在压力降 。 二的输送管道上物料入口处的空气速 度须要增加到 、倍 根据已确定的管道直径和从实验室确 定的数据或从 曲线图 表查得的 阻力系数 , 就可以进一步计算空气的总压力 , 它是 由全 部设备阻力和用空气与物料混合的条件 , 以 产 方程式得出 , 适用于各种类型的 输送方式和设备吸取式 , 低压式 , 高压式 , 见图 、 。 三 、 吸取式气力输送 对于粉末或小颗粒物 料 , 在短距离小功 、勺勺 曰曰 卜卜卜 且 且 卜卜卜 图吸取式流程示意图 第卷第期石油化工设备技术 率时 , 可以采用吸取式气力输送见图 , 如对散装车辆的卸车 , 从管式反应器的管子 上部卸出催化剂 , 通常都采用吸取式为宜 机器设备和各管路附件及管道的压力 损失 , 分别为 其中 , 为空气管道直径 , 。 系统全压 。 一 会 “ , 林 入 丫林护 一 、 瓦“一屯 釜 丫 式中仁 , 各类管件的阻力系数 , 在有关资 料中可以查得 对应于管件的管道当量长度在有关资料 中也可以查得 , 并可以按 下列关系式计算 。 入心获 毕 一 一一二匕一一 丫“ 屯 一下二二 ” 。 , 、 架二尊 , 工夕乙吕 或由式得 , , , 习 二 二二 二 入 式中 , 输送管道上各管件的当量 长度 , 入 管道阻力系数 。 ” “ 式中 么 。 分离器的阻力 , 可 按生产厂 资料选择 , 一般为 在入口速 度为、时 , 过滤器或其它净化器的阻力 , 一般为“在 过滤面积通过、 时 管道输送总高度 , , 一输送净化空气管道的直径 , 。 二二二 。 , 少 一 兀研 尸 、 空气在 时的运 动粘度 一 ” 。 式 中 二 净化空气在管道内流速 , 空气流量 , 要求分离器具有高效的分离作用 , 必须 在正确选择使用类型和布置时才能实现 。 在 管道 , 中的流动属于空气 , 可以采用较大的 流速 , 以达到使用较小的管道直径 , 其速度 可采 用 二 。 按式计算出 的 。值比实际小些 。 因为在降压的情况下气 体膨胀了 , 是随着压力的下降而以平方的 关系增加 , 而是直线下降的 , 这个与实 际 小的差别是用有效压力差来平衡 , 即 尸。一 。 用于 、的通风机 。 用于 饭 风 机 从风机目录中按照一的特性曲线 选 择通风机中合适的类型和型号 、 了、了 匕 确占 了叮、 、 管道的长度和 十 艺 式中 “一 粤 环 吸取点到分离器的计算长 度 , 吸取点到分离器的总长度 , , 分离器到空气净化过滤器 排放口的计算长度 , , 一 一分离器到空气净化 排放 口的总 长度 , , 朽 空气管道上 , 段各管件的 当 量长度 , , 一 叠牛甄 , , 四 、 低压式气力输送 低压式所需要压力极限为 。 , 石油化工设备技木 年 但一般只需要、 , 因为 这样适应通风机的类型其计算除与低压吸 取设备相 同外 , 还须考虑混合设备压力的增 加仓下喷射输送器 , 给料喷射输送器 , 压力 输送罐 , 因此计算物料入口的空气表压 产 。 为 式 中 。 系统全压 , , 刀。二 混合设备输送器压力效率 , , 般仓下喷射输送器刀 。二一 。“ , 给料吩射输送器 。二二 。 , 压力输送罐月 。二 一十 门 二 一 盛 了 五 、 高压式气力输送 见图 几点条件和要求 匕匕 不不不厂 里 日自自 图压力输送典型流程示意图 由于加压空气逐渐膨胀的关系 , 沿管 璧气体流动速度发生显著地变化 , 其重度和 管道起点与终点的单位长度压力损失 也发生 显著地变化 , 为实现经济地运输 , 在远择空 气流速时 , 一可以 选混合设备输送器之后 输送管道起点的最低限度数值 。 常用收空气压力 , 为 一 一尹 班 , 在比例 ”值术 时操岭娇 , 讨有 效利用空气压缩机的能力 , 以低的流量 , 达 到高的输送密度和较小的气力输送设备 。 压力损失的所有部分形成了输送管 道整个阻力 , 这些阻力包括棍合设备输送 器的压力效率 , 预计算确定 与流量有 关的 所需压力和在选定输送 密度时输送管道的直 径及长度 预计算管道起点物料入口空气灼 压力 口门 , 只 。 式中 。 为保证均衡负荷和输送功率稳定 恒压 、 自动调节器的备用率 。 输送器入口压力 。 预计算管道末端空气的压力 一弓 。 。 入 李 , 第卷第期 石油化工设备技术 预计算管道直径 工。一 。一 丝李耳 任汁去 究 尹值 为空气管道入口处最低限度安全 速度值 谁 一 空气入访的真实压力 , 或 甘式 兀 、 厂确定 。一 、各 上少 釜 丫卜 , 式 中 入口空气的绝对温度 , 只 空气的气体常数 一, , 或 , 为分子 量 , 空气入口压力 , 叮 “ 式中 长度管道的阻力微分 增量 入 管道阻力系数 页等几对于内 丫 空气的重度 , 丫一 。壁光滑 的管道采用 。 。 将已确定的数值代 入式 , 得 、 沪 、 少 沪 、 , 一 、 火 二二二 厂一万,万蕊 一一,不甲丁万 匕 ” 一 兀 一 月” 终 师 一 。 ,。 刀。 “ 十件 才 、 。 夕习尸 一 厂 勺 一于不了丁万下一一 一 尸王 丫 声 。 式中月为压力系数 , 一般取 二 一 一 一 一 一 ,一