通风除尘与气力输送系统的设计

1、第一章 通风除尘与气力输送系统的设计第一节 概述在食品加工厂中，车间的通风换气、设备和物料的冷却、粉尘的清除等都需要通风除尘系统来完成。粉状、颗粒状的物料(如奶粉、谷物等)的输送都可借助气力输送系统实现。通风除尘和气力输送系统是食品加工厂的常用装置。食品加工厂中粉尘使空气污染，影响人的身体健康。灰尘还会加速设备的磨损，影响其寿命。灰尘在车间内或排至厂房外，会污染周围的大气，影响环境卫生。由于粉尘的这些危害性，国家规定工厂中车间内部空气的灰尘含量不得超过10mg/m3，排至室外的空气的灰尘含量不得超过150mg/m3，为了达到这个标准，必须装置有效的通风除尘设备。图1是食品加工厂常见的通风除尘装

2、置。主要由通风机、吸风罩、风管和除尘器等部分组成。当通风机工作时，由于负压的作用，外界空气从设备外壳的缝隙或专门的风管引入工作室，把设备工作时产生的粉尘、热量和水汽带走，经吸风罩沿风管送入除尘器净化，净化后的空气排出室外。气力输送系统的形式与通风除尘系统相似，但其目的是输送物料，主要由接料器（供料器）、管道、卸料器、除尘器、风机等部分组成。气力输送系统除了起到输送作用外，还可以在输送过程中对物料进行清理、冷却、分级和对作业机完成除尘、降温等。小型面粉厂气力输送工艺流程如图2。气力输送具有设备简单、一次性投资低、可以一风多用等特点，与机械输送相比，气力输送的缺点主要是能耗较大，对颗粒物料易造成破

3、碎。通风除尘和气力输送都是利用空气的流动性能来进行空气的净化或物料的搬运的，因此，流体力学是本章的基础知识。有关流体力学的知识可参阅相关书籍资料，在此不再敷述。本章主要讨论食品加工厂通风除尘和气力输送系统的设计。第二节 通风除尘系统的设计与计算1 通风除尘系统的设计原则和计算内容通风除尘系统也叫除尘网路或风网。通风除尘网路有单独风网和集中风网两种形式。在确定风网形式时，当：1) 吸出的含尘空气必须作单独处理；2) 吸风量要求准确且需经常调节；3) 需要风量较大；或设备本身自带通风机；4) 附近没有其它需要吸风或可以合并吸风的设备或吸点时应采用单独风网。不符合上述任一条例的两个或两个以上的设备或

4、吸点，应尽量采用集中风网，以发挥“一风多用”的作用。在把几台设备或吸点组合成一个集中风网时，应该遵循以下原则：1）吸出物的特性相似。由于各种设备的工艺任务各不相同，它们产生的粉尘的五华特性及其价值存在差异。因此不同特性的吸出物，应根据情况尽可能分别吸风。2）设备工作的间歇应该相同。以保持风机负荷的稳定，提高电气设备的效率。3）管道配置要简单。同一风网中的设备之间的距离要短，连接设备的风管的弯曲和水平部分要少。遵守上述原则就可以节省管道，减少压力损失，降低通风装置的投资和经常费用，使不同特性的吸出物能分别利用。在组合风网时，集中风网的总风量在25008000m3/h的范围内。过大或过小，在经济上

5、和设备的选用、安排上都不适宜。通风网路计算的目的主要是确定各段风管的尺寸全部网路的阻力，选择适宜的风机。通风网路计算的主要内容包括下列几项：1）确定设备或吸风点所需的风量和产生的空气阻力。2）确定风管中的风速。3）计算风网中各段风管的尺寸。4）选择除尘器的形式、规格和计算其阻力。5）计算风网的全部阻力。6）确定通风机的型号、转速和功率，确定电机的规格，传动方式等。2 吸点和设备的风量和阻力有些设备为了吸尘、降温、风选等工艺目的，常装有吸风装置。其吸风量的大小取决于工艺要求和设备形式。在确定时要考虑：1）在生产过程中所产生的灰尘、热量和水汽能被吸风带走或保证不向机器外扩散。2）吸风量应满足物料风

6、选分离的要求。3）在完成上述任务的前提下，要求吸风量达到最少。因此，首先要求设备具有合理的风道结构和罩盖，并尽量做到密闭。粮食加工厂常见设备的吸风量可参见表1。定型设备的风量和空气阻力通常由设备生产厂家提供，阻力也可在机器的吸风管上测量全压来求得。在设备的结构形式一定时，阻力与风量有如下的关系：式中：H机设备的阻力，mmH2O阻力系数，见表Q 风量，m3/s表1 粮食加工厂常见设备或装置的吸风量和阻力名称吸风量Qm3/h阻力H机kg/m2阻力系数备注下粮坑吸尘罩220038吸尘罩宽度1500mm，入口风速35m/s(粉料入口风速0.51.5m/s)。振动筛3600-4500152415筛面宽1

7、000mm，其它宽度的风量按比例推算。吸式比重去石机220034004050砻谷机200030005胶辊长356毫米，风选谷壳米机吸糠3005溜筛、圆筛、升运机底座、螺旋输送机、胶带输送机、荞子抛车进口30048024碟片精选机6003630×27片金钢砂打麦机24002660铁皮圆筒打麦机120025220立式刷麸机40053 通风除尘网路主要设备的计算和选择3.1 除尘器除尘器是使含尘空气净化的设备。空气的除尘净化一般有粗净化、中净化和精净化三种等级要求。食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果见表2。表2 食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果净化等级临界粒径dpcm

8、m设备工作原理净化后粉尘在空气中的含量mg/m3粗净化>4050降尘室重力沉降-中净化>5，dpc50=12旋风分离器离心沉降<100精净化>1，dpc90=0.5布袋过滤器截留<123.1.1 降尘室的设计依靠尘粒自身重力的作用，使灰尘从空气中分离出来的设备叫做降尘室，如图3所示。当含尘空气流入容器时，由于截面突然扩大，气流速度大大降低，灰尘因自身重力的作用降落到降尘室的底部。净化后的灰尘从出口排出。降尘室的截面积越大，含尘空气在其中移动的速度就越慢，灰尘就有足够的时间逐渐沉降下来。通常，降沉室的除尘效率只有4070%。(a) 重力降尘室(b) 多层隔板式沉降室

9、图3 降尘室假定含尘空气的速度在沉降室截面上是均匀的；在空气的流动方向上，粉尘和气流具有同一速度，气流在沉降室内是层流（Re1）；当尘粒降落到降尘室底部后，不会被气流重新带走。则沉降室截面上含尘气体的平均速度为：式中：Q含尘气体流量，m3/h b，h降尘室的宽度和高度，m含尘气体在沉降室内的停留时间t为：式中：l沉降室长度，m粉尘的临界沉降速度可用下式计算:式中：s，粉尘和气体的密度dpc粉尘的临街粒径气体的粘度，Pa×s尘粒的沉降时间为：则能使分离出来，粉尘在降尘室的停留时间t必须大于沉降时间tc，即必须满足：或上式表明，能使粉尘分离出来的降尘室只要有足够的长度和宽度即可，与其高度

10、h无关。为获得较好的沉降效果，节省降尘室尺寸，通常将降尘室设计成扁平形或在一室内设置多层隔板，但设置多层隔板后清理较困难。降尘室的设计目的是在满足工艺流量的前提下，确定其长、宽、高的尺寸。处理风量由工艺给定。为了获得较好的设计效果，通常取含尘气体的速度为0.33m/s。降尘室的设计步骤为：1） 确定高度h(可取h=(1/31/5)b)一定，则可计算出宽度：2） 计算长度：为了不使沉降下来的粉尘重新被卷走，最后还应验算风速，其中f摩擦系数；流体对颗粒的阻力系数；dp颗粒的直径；s颗粒的密度；f流体的密度；f流体的密度。降尘室经久耐用，空气阻力低，没有传动机构，管理方便，但占地面积大，除尘效率低，

11、只能除去粗大尘粒。 旋风分离器的设计.1 旋风分离器的工作原理旋风分离器（也叫沙克龙）是利用离心力的作用分离含尘气体的设备。主要由内外两个圆筒、一个圆锥筒和进气管组成。其工作原理见图4所示。含尘空气以较高的速度沿外圆筒切线方向进入后，在内外圆筒之间和锥体部位作螺旋运动。在旋转过程中，由于尘粒的惯性离心力比空气大很多倍，因此被甩向器壁，并沿器壁作下螺旋运动，经排灰口排出。自上向下的旋转气流，除其中一部分在中途逐渐由外向内而经内圆筒排出外，其余部分则随着圆锥筒的收缩而向锥体中以靠拢，在接近锥体下端时，又开始旋转上升，形成自下向上的旋转气流，然后经内圆筒向外排出。 旋风分离器的计算（见讲义）由上式可

12、以看出，离心力的大小与尘粒的性质、气流的速度和集尘器的直径有关。若集尘器入口的空气速度不变，旋转半径或集尘器直径愈小，尘粒愈大，离心力也愈大，除尘效率就愈高。不过根据实验表明，当速度提高到一定程度后，除尘效率的增加就很少，而集尘器的阻力却继续增加。由于气流的旋转而形成一定的负压，容易从排灰口将已沉降的灰尘卷走。因此必须想方设法防止漏风。为了防止漏风和提高净化效率，可在排灰口装关风器，或装贮灰箱。旋风分离器的阻力通常按局部阻力公式进行计算，即：式中：旋风分离器的阻力，kgm2 z旋风分离器的阻力系数 H动对应于集尘器进口风速的动压力kg/m2常见旋风分离器有下旋型沙克龙、内旋型沙克龙、扩散型沙克

13、龙等，目前国内已有定型产品。其特点见表2。表2 常见旋风分离器的结构特点名称简图主要技术参数特点下旋60型d=0.6D，h1=2.17D，c=0.57D，h2=2D，b=0.2D，h=4.17D，e=0.77D，a=0.14D外圆筒上部呈向下的螺旋形，使空气进入后即向下旋转以减少涡流的大小以外圆筒的直径D表示，其它各部分的尺寸按一定比例随D而变化。除尘效率在95%以上。圆筒部分比圆锥部分长，总高度较高。阻力系数=4.5，其值不随沙克龙的直径而变化。下旋55型d=0.55D，h1=0.8D，c=0.45D，h2=2D，b=0.225D，e=0.1D，a=150-200mm与下旋60型相似。圆筒部

14、分较短，外形尺寸较小。阻力系数为=5.7。外旋型d=0.45D，h1=0.8D，c=0.35D，h2=2D，b=0.3D，e=0.3D，a=0.15D，R=(D+b)/2通常是单个使用。阻力系数随直径的增大而增大，因此，直径不宜做得过大。作为卸料器使用时进口螺旋处容易被物料堵塞内旋型d=0.5D，h1=0.75D，c=0.5D，h2=1.5D，b=0.25D，e=0.1D，a=100-150mm进风口沿外圆筒的内壁切线进入，但不呈螺旋状。高度尺寸较小，结构简单，制造方便。但阻力较大，除尘效率较低。扩散型d=0.5D，h1=2D，c=1D，b=0.26D，h2=3D，D1=1.65D，h3=1.

15、5D，D2=1.4D，h4=1.1D，D3=0.1D下部呈上下大的扩散倒锥体，并在其中设置有圆锥形反射屏，内有透气孔，从而避免了由于返卷气流而带走灰尘的现象。体积大，阻力高。 旋风分离器的并联与串联同一风量可以选用不同规格和不同个数的沙克龙。其规格和数量可根据工艺上的要求，设备安装的位置以及网路阻力平衡等情况来确定。沙克龙在并联使用时，所能处理的风量为各个沙克龙风量之和，阻力为单个沙克龙在处理它所承担的那部分风量时的阻力。当D>1000mm时，其除尘效率较低，此时应考虑多个旋风分离器并联使用。当沙克龙串联使用时，所能处理的风量为单个沙克龙所能处理的风量，而阻力为所有沙克龙阻力之和。例如两

16、个直径D=500mm的沙克龙串联使用，当进口风速为12m/s时，所能处理的风量为1231m3/h，而阻力为2×40=80kg/m2。沙克龙在串联使用时，其除尘效果一般提高不多，而阻力却成倍增加，所以沙克龙一般不采用串联形式。对于经沙克龙初步除尘后的空气，如需要进一步净化，应采用其它类型的除尘器(如布筒过滤器)。除个别特殊情况外，阻力通常不要超过100kg/m2。3.1.2.4 旋风分离器的选择目前，旋风分离器都有定型产品，其大小均以外圆筒直径为基准，其它部分尺寸均按比例变化。食品加工厂中常用旋风分离器的型号规格见附录3。在选型时，先根据物料或含尘空气的特性确定旋风分离器的型号，按后根

17、据风量大小确定其规格。例如，设所需处理的含尘空气量为1800m3/h。附录-，可选用直径D=525mm的下旋60型沙克龙。因为当进口风速为进=16m/s时，可处理1809m3/h的风量，与所要求的风量1800m3/h相近。此时的阻力H71kg/m2。另外也可选用D=600mm的，进口风速约为12m/s13m/s，此时阻力H4047kg/m2。还可以选用两只直径较小的沙克龙并联起来使用，例如选两只直径D=400mm的，此时每只沙克龙应该处理的风景为900m3/h。与表中当风速的14m/s的处理风量为 917m3/h相接近。其阻力为H54kg/m2。 袋过滤器布袋过滤器是利用多孔织物对粉尘的截留过

18、滤作用，使含尘气体中的尘粒被截留在滤布表面上，气体则穿过滤布纤维间的孔隙，从而使空气净化的设备。布袋过滤器在使用一定时间后，就要对过滤介质的表面进行清理，以减小过滤阻力，新的过滤介质由于尘粒没有建立“架桥”结构，一些细小尘粒不能被截留，因而效果较差。目前，市场上已有多种带自动清理机构的布袋除尘器，详细情况可查阅有关手册和设备使用说明书，常见的布袋除尘器的型号、规格见附录4。3.1.4 除尘器的组合为了能有效分离含尘气体中不同大小的尘粒，一般由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘粒、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。可根

19、据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。除尘器的组合使用见图4。含尘气体 净化空气 重力沉降 离心沉降 布袋过滤 图4 除尘器的组合3.2离心风机风机的工作点除尘风网路常采用离心风机作风源，离心风机风量与压力的关系如下：H=KQ2式中K值取决于风网的组合形式、几何形状和管道内表面的粗糙度等因素。将风网特性曲线和所选用的通风机在某一转速下的性能曲线绘在同一个图中，如图6所示，这两根曲线的交点就是通风机在这个风网中的工作点。 工作点风网特性曲线风机性能曲线图5 离心风机的工作点K值须通过试验才能求得，因此在进行风网设计时，并不描绘出该风网的特性曲线，而只是计算出在某一风量下风网的阻

20、力，确定能提供这一风量和克服该阻力的风机规格。风机在该风网中工作时的工作点，肯定就是所要求的工作点。如果风机性能曲线较陡峭，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移所引起的风量变化就较小。反之，如果通风机的性能曲线较平坦，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移时所引起的风量变化就较大。因此对于风压的变动较频繁的风网应选用性能曲线较陡的风机或把工作点选在曲线高效区的陡峭部分。对于风量变化频繁的风网则应选用性能曲线较平坦的风机。3.2.2 离心风机的选择应根据以下原则选择风机：1）根据被输送气体的性质和系统的阻力确定风机的型式：压力的大小取决于风网的阻力，由此决定采用中、低压风机还是高压风机。空气的性质

21、，主要是指含尘粒的情况。通常对于输送清洁空气或含尘屑不超过150mg/m3的空气，可选用一般的通风机。输送粉尘含量较多的空气，则选用叶片数量较少的排尘通风机。2）风机的规格（风量的压力）：其依据是通风机所能产生的风量和压力，能否与风网的阻力和风量相适应。选择通风机的大小，实质就是选择一台在所要求的风量和压力下具有较高工作效率的通风机。我国市场上已有许多型号规格的风机的定型产品，具体情况可查阅有关手册和设备的使用说明书。食品加工厂通风除尘网路一般采用低中压离心通风机。比较适合的型号有4-72、6-30等。常用除尘风机的型号规格见附录5。4 通风网路的水力计算4.1管道风速的确定含尘空气在风管中流

22、动时，应保持一定的速度，以免在水平风管中产生沉淀而逐渐堵塞风管。风速过大则会产生较大的摩擦阻力，风速一般在u=1014m/s的范围内。直径小于100mm的小风管应取较小的风速，u=10m/s。直径在150mm左右的管子，可取12m/s的风速；直径在200mm以上的较大风管，可取1314m/s的较高风速。临近风机的总风管，其风速应该是风网中最高的。另外，对于较长的水平风管中的风速，应该偏高一些。个别支管为了平衡阻力而提高风速，则不受上述范围的限制。4.2 管道尺寸的确定可用下式计算风管的尺寸：式中，D风管直径，mmQ风量，m3/hu风速，m/s计算出D后，还应对其圆整。通风管道的直径通常以10m

23、m为单位进位，如100mm，110mm，120mm，500mm，550mm等。材料常用1.0mm2.0mm的镀锌钢板等。对于非圆管，则D应采用当量直径D当：圆整后的风管，还应计算其实际风速：4.3 阻力的计算 单独风网的阻力计算单独风网只对一台设备或吸点吸风，其阻力就是这条管道上各种阻力的总和。如图6所示的单独风网，空气从振动筛吸入，经吸气管道进入风机，然后经压气管道和沙克龙，再由布袋除尘器净化后排出。风网阻力等于：振动筛的阻力+10米直长管道的阻力+3个弯头的阻力+沙克龙的阻力+布袋除尘器的阻力。在进行风网的阻力计算时，应先根据设备和管道的布置绘制网路示意图，将风管和其它设备之间的相互关系表

24、示清楚。如图6所示，这种图大致按比例绘制即可。图上的通风机、设备和除尘器等均用简单的符号表示。管道用单线表示，并用短线画出管件的位置。对于每一段直径不变而又连续的管道，作为一个管段，并编上号码。在号码旁边注明该管段的长度l、直径D和风速。在管件旁边注明管件的名称和规格。设备的旁边写上名称、规格及所需的风量、产生的阻力。在除尘器旁边写上除尘器的规格和数量。风机在计算确定后，也要在旁边注明风量、压力、型号和转速，以及配用电动机的功率和规格。图6 单独风网示意图阻力分直管阻力（沿程阻力）和局部阻力因分别进行计算。.1 沿程阻力圆直管的阻力计算如下：式中：H直沿程阻力，kg/m2l直管长度，ml沿程阻

25、力系数，通常是雷诺数Re和绝对粗糙度e的函数，可用表11中的公式计算。其中，雷诺数。在进行新系统的设计时，常采用轻微锈蚀状态下的e。不同材料的绝对粗糙度e见表12。D风管直径，m。对于非圆管，应采用当量直径D当。g空气比重，在标准状态下，g=1.2kg/m3。表11 沿程阻力系数l的计算公式流态Re主力区沿程阻力系数l层流<2300层流区紊流2320<Re<4000临界区4000<Re<27.0(d/e)8/7水力光滑区27.0(d/e)8/7< Re 过渡区Re >水力粗糙区沿程阻力系数l也可通过雷诺数Re和相对粗糙度e/D查表获得。表12 一些材料

26、的绝对粗糙度材料管制内壁状况绝对粗糙度e，mm黄铜、铜、铝、塑料、玻璃新的、光滑的0.00150.01钢新的冷拔无缝钢管新的热拉无缝钢管新的扎制无缝钢管新的纵缝焊接钢管新的螺旋焊接钢管轻微锈蚀的锈蚀的长硬皮的严重起皮的新的、涂沥青的一般的、涂沥青的度锌的0.010.030.050.100.050.100.050.100.100.100200200.300.500.30>20.030.050.100.200.120.15铸铁新的锈蚀的起皮的新的涂沥青的0.251.01.51.53.00.100.15木材光滑0.21.0混凝土新的、抹光的新的、不抹光的<0.150.20.8.2 局部阻

27、力通风管道的局部阻力主要有弯头、三通、收缩管、扩散管等管件产生。局部阻力的常用计算方法有阻力系数法和当量长度法。阻力系数法采用公式：式中：z局部阻力系数。不同管件的局部阻力系数见附录2-1。弯头的阻力系数也可用下式计算：。式中：弯曲角；R曲率半径，m；通常R=(12)D。汇集管的阻力可用下式计算：lDnD2D1D小=D1D大图7 汇集管当量长度法采用公式：计算式中，l当管件的当量长度，不同管件的当量长度见附录2-2。风网的总阻力等于沿程阻力、局部阻力和设备阻力之和。即： 或 或下面以图6为例，进行单独风网的水力计算，并将计算结果填入表14中。1）选管子设振动筛用于二道小麦除杂，筛面宽为1000

28、mm。查表1得其风量为Q=3600m3/h，阻力H振=15kg/m2。对于吸气段，初选管道风速为14m/s，则有圆整：D=300mm。则实际风速为：所以风管直径为f300mm，采用1.5mm厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速为14.15m/s，动压为：雷诺数：绝对粗糙度为：e=0.15mm，相对粗糙度为e/D=0.0005。用公式计算沿程阻力系数2)阻力计算直管阻力（沿程阻力）吸入管和压送管采用相同速度的气流和相同直径的管道，则管段、和的阻力可以同时计算。局部阻力该系统的局部阻力由3个90°弯头产生。如果压气段和吸气段的风速或管径不同，则应分别计算其沿程阻力。设备阻力该系统的设备阻力

29、由一台旋风分离器、一台布袋除尘器和振动筛产生。其中，旋风分离器选用下旋60型，其阻力查附录，根据其风量、进口风速和组合形式(两台并联)，查得H沙=54kg/m2。根据风量，由附录，查得布袋过滤器的阻力H袋=1000Pa。则设备阻力：H设= H沙=+H袋+ H振=53+100+15=168kg/m2。则系统的总阻力：3)风机的选择通风机应提供的压力为风网阻力加上15%的附加量，即：H风机=H总（1+0.15）=180.68×1.15=207.99（kg/m2）通风机应提供的风量为风网所需风量加上10%的漏风量，即：Q风机=3600×（1+0.1）= 3960（m3/h）查附录

30、5，可选用6-30离心通风机，其性能参数为：风量4000 全压230 表14 风网阻力计算表机器名称或管段编号风量Qm3/h风速m/s动压H动kg/m2管径Dmm管长Lm沿程阻力H直kg/m2局部阻力H局kg/m2沿程阻力系数l局部阻力系数或当量长度z(l当)设备阻力H设kg/m2说明123456789101113振动筛360015管段+360014.1512.253003+5+26.136.730.0150.18312.86弯头3个：90°，1.5D下旋60型沙克龙96053D=600,两只并联布袋除尘器96050总阻力180.86kg/m2 集中风网的阻力计算集中风网的空气从多个

31、不同的设备或吸点同时吸入，在总管汇集后进入通风机。集中风网相当于有多段管路并联。在进行并联管路的阻力计算时，应采用适当的方法使每段并联管路的阻力相等，以保证每段风管的风量达到设计要求。管道阻力平衡的方法有两种。一种是把需要提高阻力的管道的直径适当缩小，这种方法主要用于并联阻力相差较大的情况。另一种办法是在管道中装设阀门，通过调节阀门的开度来改变局部阻力的大小。在实际生产中，可按下式计算平衡后的管径：式中，D1、D2平衡前后的管径H1、H2平衡前后的风管阻力并联管的阻力差在10%的范围内，就可以满足工程精度。集中风网的设计举例：某面粉厂清理间的除尘风网如图8所示。试对该风网进行水力计算，并选择合

32、适的风机。为计算方便，将各管段编号，如图。管段和管段为并联管段。管段加管段(或)与管段并联。水力计算从管段开始。 割麦机Q=1200m3/hH机=25mmHg金刚砂打麦机Q=2400m3/hH机=25mmHg 振动筛Q=3600m3/hH机=15mmHgl7=5mD5=450l5=6mD4=450l4=4mD3=420l3=3mD2=300l2=5mD1=260l1=2.5m=60 °R=1.5Dl6=1mD6=190=30 °=30 °=60 ° R=D=90 ° R=1.5D R=D=90 ° R=D=90 ° R=D=

33、90 ° R=D DMC-60布袋除尘器风机图8 某面粉厂清理间的除尘风网(p304)管段：1）选管子查表1可知金刚砂打麦机的风量为Q=2400m3/h，阻力H打=25kg/m2。初选管道的风速为14m/s，则管径圆整后取：D=250mm。(同理，管段的直径为170mm。管段的风量为3600m3/h，管径为300mm。)则实际风速为：所以风管的直径为250mm，采用1.5mm厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速为13.59m/s，动压为：绝对粗糙度为：e=0.15mm，相对粗糙度为e/D=0.0006。用公式计算沿程阻力系数2) 阻力计算直管阻力局部阻力管段的局部阻力由1个90

34、6;弯头和一个直三通组成。弯头的阻力系数：三通的阻力系数：由A2/A1=250/300=0.83，A3/A1=170/300=0.57，Q3/Q1=1200/3600=0.33，查附录2-4：z直=0.51(z侧=-0.5)，所以则管段的总阻力H1=1.808+7.83+25=34.638 kg/m2同理，将各管段的阻力计算填入表15中，管段和管段并联，其阻力分别为34.638 kg/m2和21.502kg/m2，其阻力差为37.91%，大于10%，因此要进行阻力平衡设计，以保证各管段的风量。本例采用在管段上安装插板的方法增加其阻力。应注意，如果并联管路的阻力相差太大，则不易于用插板来调节阻力

35、，以免插板插入过深而引起管道堵塞。设备阻力该系统的设备阻力由一台布袋除尘器产生(其它设备阻力已在支管阻力种计算，在此不能重复)。由附录4，选用JBS-A型扁布袋除尘器，可知布袋过滤器的阻力H袋=150kg/m2。所以，设备阻力：H设= H袋=150kg/m2。则系统的总阻力：表15 风网阻力计算表机器名称或管段编号风量Q(m3/h)风速(m/s)动压H动(kg/m2)管径D(mm)管长L(m)雷诺数沿程阻力系数l沿程阻力H直局部阻力系数或当量长度(l当)局部阻力H局设备阻力H设(kg/m2)管段总阻力(kg/m2)说明123456971081113打麦机240025管段240013.5911.

36、32502.52.36×1050.0161.8080.6937.8334.638弯头1个：90°，1.5D，0.183直三通一个：A2/A1=0.83，A3/A1=0.57，Q3/Q1=0.33，0.51擦麦机1200025管段120014.6913.201701.01.73×1050.0171.32-0.365-4.81821.502弯头1个：60°，1.5D，0.135测三通一个：A2/A1=0.83，A3/A1=0.57，Q3/Q1=0.33，-0.5采用插板进行阻力平衡管段360014.1512.253005.02.94×1050.01

37、53.0630.7649.35913.874弯头1个：60°，1.5D，0.234直三通一个：A2/A1=0.71，A3/A1=0.71，Q3/Q1=0.5，0.53振动筛360015管段360014.1512.253005.02.94×1050.0153.0630.7248.86911.932弯头1个：90°，1.0D，0.234弯头1个：60°，1.0D，0.172测三通一个：A2/A1=0.71，A3/A1=0.71，Q3/Q1=0.5，0.49管段+48.512管段+与管段阻力平衡：平衡喉管段的直径：管段720014.4412.754203.04

38、.01×1050.0141.2750.2342.9844.259弯头1个：90°，1.0D，0.234管段+720012.589.684504+63.90×1050.0143.0120.4344.2017.213弯头2个：90°，1.0D，0.234风帽一个：0.2布袋除尘器7920150总阻力48.512+4.259+7.213+160.61=220.594kg/m23) 风机的选择通风机应提供的压力为风网阻力加上15%的附加量，即：H风机=H总（1+0.15）=220.594×1.15=253.68 (kg/m2）通风机应提供的风量为风网所

39、需风量加上10%的漏风量，即：Q风机=7200×1.1= 7920（m3/h）查附录5，可选用4-72 NO6离心通风机，其性能参数为：风量8841m3/h，全压：317Pa第三节 气力输送系统的设计与计算气力输送是利用气流（通常是空气）的作用输送粉状或颗粒状物料的一种输送方式。在食品加工厂特别是粮食加工厂得到了广泛的应用。典型的气力输送面粉厂的工艺见图9。物料经平筛和磨粉机后，通过一楼的三通接料器进行气固混合，由垂直管道将物料提升到四楼，经沙克龙卸料器进行气固分离，分离后的物料进入下一道平筛和磨粉机，气流则经汇集管进入风机，经沙克龙和布袋进行二级除尘。该系统在输送物料的同时，还可以

40、对物料进行冷却和除湿，起到了一风多用的作用。1 力气输送系统的形式及其特点根据设备组合情况的不同，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式、混合式、循环式等基本形式。常见的气力输送形式及其特点见表15。表15 常见气力输送网路的形式和特点形式简图系统组成特点应用吸气式物料在风机的吸气管道一侧。当风机6开动后，空气不断被吸入吸气管道。物料从吸嘴1吸入管路2，被输送至卸料器3，气固分离后从关风器4排出。空气经除尘器5净化后经风机排入大气。粉尘不易外扬，供料和输送连续进行。供料系统简单，对卸料、除尘装置的气密性要求较高。输送量、输送距离受限制，能耗高。可几处同时吸料。适宜于较高水分物料、或堆积面广、或装

41、在低处深处物料的输送。常用于于固定式码头吸粮机。压气式风机1开动后，将料斗3中的物料由供料器4送入管2。物料在管道中被气流输送至卸料器5中进行气料分离，并由关风器6排出。空气则经除尘器7净化后排入大气。物料的输送都在压气管道一侧进行。输料管内的空气压力大于周围的大气压力。能防止杂质进入系统。容易造成粉尘外扬。适于大流量长距离输送。脉冲式空气压缩机1送出的压缩空气先进入过滤贮气罐2，再送往有关设备。被输送的物料由料斗经供料器5送入压力存料筒3。物料从筒底进入输料管7。在压力料筒出口处的管道上，装有与气源接通的电磁阀6。压缩空气形成脉冲气流进入输料管7。被输送的物料被分隔成不连续的料柱，每两个料柱

42、之间是一个气柱。物料被送至卸料器9，空气经过滤器10排出。在输料管沿线装有排堵管8。将输料管分叉并安装切换阀，即可改变输送路线或同时向几个地方输送。整个装置内部处于正压状态，物料易从排料口排出。卸料器和除尘器结构较简单，但供料器结构较复杂，在输送过程中，灰尘容易飞扬。适合于高浓度长距离输送。混合式风机3工作时，物料由吸嘴1随气流沿吸气道2进入卸料器4，然后经关风器(供料器)5排出。排除空气压入管道6，沿压气管道送至旋风除尘器7。空气经布袋过滤器8净化后排入大气。具有吸气和式压气式气力输送装置所具有的特点。适于既要集料又要配料的场合。多用于移动式气力输送装置。循环式在风机出口设有旁通支管，部份空

43、气经布袋除尘器净化后排入大气，大部分空气返回接料器循环使用。排入大气的物料少，能减少物料损失和大气污染。减少为其的净化设备。多一根会风管。输送量较小。输送细小、贵重或危害性大的物料。流态化式上、下壳体中间夹有透气层。上部为斜槽，下部为通气槽。空气经透气层均匀进入料层，使物料流态化。空气槽可以采取压式或吸气式布置。无运动构件，输送速度低，空气槽磨损少，容易保养。动力消耗低。适于从容器(仓)中排出的粉状物料的输送。必须倾斜旋转，不能作水平输送，可作曲线输送。图9 气力输送面粉厂工艺流程2 气力输送系统的工作原理 2.1 沉降速度umf 即相对于流体的最大速度（终端速度）。可用下式计算：式中：ut颗

44、粒的自由沉降速度，m/s; d颗粒直径，m; s,分别为颗粒和流体的密度，kg/m3;g重力加速度，m/s2.设沉降速度为umf的物体，放在垂直向上的速度为的均匀气流中，则物体运动的绝对速度物为：物=-umf 此时，如果=mf，则物体的绝对速度物=0，即物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。这时的气流速度称为物体的悬浮速度悬。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即悬=umf。当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动。在垂直输送管道中，气流的速度必须大于物料的悬浮速度。悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。但是，物料在乘积的运动十分复杂，受着多方面因素的影响；同时，被输

45、送物料的形状通常是不规则的，所以，各种物料的实际悬浮速度需要通过实验来确定。在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，因而其悬浮和运动状态更为复杂。在选择气流速度时，通常仍以垂直管道内的悬浮速度为依据。部分谷类物料的悬浮速度见表16。表16 部分谷类物料悬浮速度参考值名 称悬 m/s名称悬 m/s名称悬 m/s小 麦911糙 米912油 菜 籽8面 粉23谷 壳23.5大 豆911麸 皮12米 糠12大 麦911一皮物料67稗 子47高 梁9.811.8大 麦 心4.35并 肩 石11荞 麦7.58.7中 麦 心44.5玉 米1014燕 麦89细 麦 心24花 生1115豌 豆

46、1517.5稻 谷810棉 籽9103 气力输送系统的组成和主要装置3.1 接料器和供料器接料器和供料器是使物料与空气混合并送入输料管的设备。对接料器结构的要求是：1)物料和空气在接料器中应能允分混合，有效地发挥气流的悬浮和推动作用，防止掉料。2)接料器的结构要使空气通畅进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。3)使进入气流的物料尽可能与气流的流动方向相一致，避免逆向进料。在某些情况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推动物料的能量消耗。接料器用于负压环境（如双筒形吸嘴，三道接料器等），供料器用于正压环境。前者用于吸气式风运装置，后者用于压气式风运装置。

47、常见的接料器和供料器见表17。表17 常见的接料器和供料器名称简图结构特点应用双筒形吸嘴筒内筒外1000700hSd1d由内筒和外筒组成。内筒吸取物料，其直径与输管直径相同，前端做成喇叭形，以减少阻力。外筒是空气进入内筒的通道。外筒通常做成活动的，以调节内外筒下端面的间距S，从而获得最大的吸取量。在风速小于30m/s时，内外筒之间的环形面积大致与内筒的截面积相等。主要用来直接吸取仓库内或车、船内的散装粮食。三通接料器垂直式三通接料器有垂直式三通接料器和水平式三通接料器。由供料溜管和风管两部分组成。垂直式三通接料器由倾料的溜管和垂直风管以40°角度接合。物料溜管下落，进入垂直风管。空气

48、从下端的喇叭管吸入，与物料混合并携带物料从垂直输料管提升。倾斜管的下端做圆弧形，并装有可调弧形板，板的尾端与水平成45°的向上倾角，以便物料被冲散并折向上方。压力门用来限制溜管中随同物料吸入的空气。风管的直径比输料管10略小，风速较高，以便物料的起动和加速。诱导式接料器物料沿矩形溜管下落，经弧形淌板转向并上冲，落入从进风口引入的气流中。弧形淌板可以根据物料下落的情况来调节其插入深度，使物料适当减速或顺着气流方向冲出。是垂直三通接料器的一种变形，具有较好的气体力学特性。适用于粒状物料和粉状物料。花篮式接料器物料从溜管进入花篮存料到，在从料斗底部的、分布在输料管四周的进料孔，被由下而上的

49、气流悬浮提升。可以多方向进料。适用于粒状物叶轮式供料种器当物料进入叶轮供料器时，被不断旋转的叶轮带到出料口。为了保证供料器的正常工作，供料器的制造过程中，应严格控制加工精度，减少间隙面积，提高工作效率。需要动力，供料稳定。适用于各种情况收缩管式供料器在供料斗前面有逐渐缩小的方形管段，后面的管段则逐渐扩大，渐扩管与风机出口连接。在导轨中装有可调节的闸板，以调节供料口下面的管道处风速的大小，使其动压力增加到大于全压力，于是该处的静压力就变为负值，物料就可顺利进入。结构简单，不要传动适用于低浓风运稻壳、麸皮、米糠、下脚，短距离风运粮粒等。3.2 卸料器卸料器是使物料从气流中分离出来的设备。对它的要求

50、是：1)分离效率要高。2)性能要稳定。即当输送稍的变化时（例如风量或浓度发生变化），也要具有稳定的分离能力。3)结构要简单，体积要紧凑。容易磨损的部位能拆卸更换，检查维修方便。4)对于分离颗粒的卸料器，具有“一风多用”的作用。根据用途的不同，卸料器可分为粉状物卸料器和粒状物料卸料器。粉状物料卸料器通常即采用沙克龙除尘器。常用卸料器的形式特点见表20。表20 常用卸料器的形式特点名称简图结构特点应用箱式卸料器主要工作室为一三角形箱子。垂直提升的粮粒和空气由输料管1经变形管2冲向圆弧形顶盖3，然后折向沉降室4。粮粒在重力作用下降落，流经淌板5，从出口6经关风器排出。一部分轻杂质，随同气流从出风管7

51、吸出，然后去除尘器。结构简单，阻力较小，稳定可靠，分离轻杂质的效果较差。对于容易破碎的物料，例如大米，在圆弧形顶盖内壁应衬垫橡皮或其它适合的材料。在圆弧形顶盖内壁涂金刚砂以减少磨损。这对小麦可起到打麦和擦麦作用。弯头式卸料器由上进料变形管1、矩形弯头2、调风阀3、集料装潢4、和出风管5组成。粮粒与空气的混合物由输料管经变形管进入矩形弯头。在弯头中，粮粒继续靠气流的带动和自身的惯性力前进，并滑向集料斗。空气和轻杂质则经出风管吸出。物料破碎率较低。分离轻杂质效果较差。如果风速稍有降低或浓度增加，物料容易从顶点倒滑而引起掉料。常用于碾米厂的气力输送装置中。离心式卸料器同旋风分离器。结构简单，体积小，

52、压损不大。用于颗粒物料时，磨损大，物料破碎较大。应用广泛。3.3 关风器关风器是使卸料器或除尘器在与外界有压力差的情况下，能够顺利排料而又不致泄漏空气的一种设备。关风器要求有良好的气密性能，排料要连续可靠，不易破碎物料，外形尺寸要小，高度要低。常用的关风器有需要传动的叶轮式关风器和不需传动的料封压力门关风器等。叶轮式关风器的结构及性能与叶轮式供料器相同（参阅本章第三节）。料封压力门关风器（简称压力门）有如图10所示的几种形式。它是依靠堆积一定高度的物料来保持气密要求的。图10 料封压力门 图10a是最简单的料封压力门。它是一节垂直放置的管子。管壁镶有玻璃观察窗。管子的下端装有倾斜的压力活门。当管子上端与卸料器的出口连接后，在压砣和卸料内负压的作用下，压力活门自动关上。管中物料堆积的高度应愈高，这个高度可借移动压砣的距离来调节。图10b所示的料封压力门关风器，其管子下端的启闭由锥体来控制。锥体用橡筋悬挂在转轴上。转动转轴，可调节橡筋的拉力，亦即调节管内物料堆积的高度。在有足够高度的情况下，如装用图10c所示的具有两道压力门的关风器，则可提高闭风效果。3.4 风机 气力输送系统常采用高压风机作气源。常见的高压离心风机有8-81型、9-19型，罗茨风机等，罗茨风机适用于