气力系统与物料输送

1、第三章第三章 气力系统与物料输送气力系统与物料输送3.1 风机风机气力系统中气流的能量来自风机，根据所产生的压力大小气力系统中气流的能量来自风机，根据所产生的压力大小风机可分为下列三大类：风机可分为下列三大类：通风机通风机 - 排气压力低于排气压力低于15 kPa；鼓风机鼓风机 - 排气压力在排气压力在15 - 300 kPa之间；之间；压缩机压缩机 - 排气压力高于排气压力高于300 kPa。 气力系统是由风机、工作部件、管道以及辅助部件组成的，气力系统是由风机、工作部件、管道以及辅助部件组成的，它广泛应用于清选、输送、干燥和冷冻等与农产品加工有关它广泛应用于清选、输送、干燥和冷冻等与农产品

2、加工有关的作业中。的作业中。 一、风机的性能曲线一、风机的性能曲线 通风机的结构不同，对气体的做功和损失也不一样，通风机的结构不同，对气体的做功和损失也不一样，其性能曲线也就各不相同。其性能曲线也就各不相同。1）后弯叶片离心式通风机的性能曲线）后弯叶片离心式通风机的性能曲线 流量从小到大的过程中，压力从大到小，流量为零时压力最流量从小到大的过程中，压力从大到小，流量为零时压力最高。当风机在效率最高点（最佳工况点）左侧运行时，功率消高。当风机在效率最高点（最佳工况点）左侧运行时，功率消耗随流量的增加而增加，过该点后，功率消耗随流量的增加而耗随流量的增加而增加，过该点后，功率消耗随流量的增加而减小

3、。因此，通风机不会过载。减小。因此，通风机不会过载。2）径向叶片离心式通风机的性能曲线）径向叶片离心式通风机的性能曲线 流量从小到大，开始一段压力逐渐增加，到最高点后逐渐流量从小到大，开始一段压力逐渐增加，到最高点后逐渐下降，呈高峰型，功率基本随流量的增加而线形增加，有可下降，呈高峰型，功率基本随流量的增加而线形增加，有可能产生过载现象。能产生过载现象。3）前弯叶片离心式通风机的性能曲线）前弯叶片离心式通风机的性能曲线 流量从小到大，压力呈马鞍形变化。压力处于波峰时效率流量从小到大，压力呈马鞍形变化。压力处于波峰时效率最高，功率随流量的增加而增加，也会产生过载。最高，功率随流量的增加而增加，也

4、会产生过载。二、风机的运行二、风机的运行 一般情况下，通风机总是与网路联合工作的，气力系统一般情况下，通风机总是与网路联合工作的，气力系统的工作状态，不仅与通风机的性能有关，而且还与网路的的工作状态，不仅与通风机的性能有关，而且还与网路的特性有关。特性有关。1）工作点）工作点 由流体力学可知，一般情况下网路的阻力特征方程由流体力学可知，一般情况下网路的阻力特征方程 H = RQ2式中式中H为网路中的压力损耗，即网路阻力，为网路中的压力损耗，即网路阻力，R为网路的为网路的阻力系数，阻力系数，Q为网路的气流流量。为网路的气流流量。 通风机在气力系统工作时，必须同时满足通风机和管通风机在气力系统工作

5、时，必须同时满足通风机和管路的性能曲线，所以网路性能曲线和通风机路的性能曲线，所以网路性能曲线和通风机Pst Q曲线曲线的交点，就是通风机在气力系统中的工作点。在该点网的交点，就是通风机在气力系统中的工作点。在该点网路的流量等于通风机的流量，网路的阻力损失等于通风路的流量等于通风机的流量，网路的阻力损失等于通风机的静压。因为工作点是由两条性能曲线决定的，改变机的静压。因为工作点是由两条性能曲线决定的，改变其中的任一个，都可改变通风机的工作点，用来调节通其中的任一个，都可改变通风机的工作点，用来调节通风机的风量和风压。风机的风量和风压。2）风机的调节）风机的调节 网路发生堵塞时，阻力增大，网路性

6、能曲线变陡，工作点网路发生堵塞时，阻力增大，网路性能曲线变陡，工作点左移，风量减小。为得到较佳工作点，需调节通风机的风量。左移，风量减小。为得到较佳工作点，需调节通风机的风量。通风机的调节就是利用网路或通风机的性能曲线，来改变通通风机的调节就是利用网路或通风机的性能曲线，来改变通风机的流量，以满足实际工作需要。风机的流量，以满足实际工作需要。（1）改变通风机的转速）改变通风机的转速 风量风量Q与转速成正比，经济与转速成正比，经济上不一定可取，转速不应超过通风机允许的范围。上不一定可取，转速不应超过通风机允许的范围。（2）使用节流装置（阀门或孔板等）调节风量）使用节流装置（阀门或孔板等）调节风量

7、 出口端节出口端节流只改变网路性能曲线，入口端节流可同时改变通风机和网流只改变网路性能曲线，入口端节流可同时改变通风机和网路的性能曲线。路的性能曲线。（3）调整网路阻力）调整网路阻力 减小网路的沿程阻力损失和网路与减小网路的沿程阻力损失和网路与各工作部件的局部阻力损失。各工作部件的局部阻力损失。3）风机的串联和并联）风机的串联和并联 在实际工作中，有时需要将通风机串联或并联使用，获得在实际工作中，有时需要将通风机串联或并联使用，获得一台通风机不能达到的流量和压力。一台通风机不能达到的流量和压力。并联并联 在水平线上，由在水平线上，由P = PI = PII，得，得 Q = QI + QII通风

8、机并联工作的目的主要是增大风量，当网路阻力较小时，通风机并联工作的目的主要是增大风量，当网路阻力较小时，通风机并联工作才能获得较好的结果。通风机并联工作才能获得较好的结果。 设通风机设通风机I和和II的性能曲线为的性能曲线为PI和和PII，流量为，流量为QI和和QII，联用后，联用后的性能曲线为的性能曲线为P，流量为，流量为Q。串联串联在竖直线上，由在竖直线上，由Q = QI = QII，得，得Pst = PstI + PstII，通风机串联工作的目的主要是增大风压，当网路阻力较大通风机串联工作的目的主要是增大风压，当网路阻力较大时，通风机串联工作才能获得较好的结果。时，通风机串联工作才能获得

9、较好的结果。3）局部阻力）局部阻力 气流通过各种部件（管道扩大、收缩、弯道、三通、气流通过各种部件（管道扩大、收缩、弯道、三通、阀门等）时的压力损失。阀门等）时的压力损失。4）节点阻力平衡）节点阻力平衡 若两支以上管道分支交于一点，该点即为节点。各支若两支以上管道分支交于一点，该点即为节点。各支管在该点只能具有同一压力，即各支管从吸风口到节点管在该点只能具有同一压力，即各支管从吸风口到节点的压力损失应使气流沿各支管流到节点时具有相同的压的压力损失应使气流沿各支管流到节点时具有相同的压力，此乃节点阻力平衡的概念。力，此乃节点阻力平衡的概念。3.2 气力系统的阻力气力系统的阻力1）通风机全压）通风

10、机全压 单位体积气体流经风机所获得的机械能。单位体积气体流经风机所获得的机械能。2）沿程阻力）沿程阻力 通风机的全压与排气管口动压之差为网路总的沿程阻通风机的全压与排气管口动压之差为网路总的沿程阻力。风机做功用于克服网路阻力和增加气体流速。力。风机做功用于克服网路阻力和增加气体流速。3.3 物料的气力输送物料的气力输送一、气力输送的特点和分类一、气力输送的特点和分类1）气力输送的特点）气力输送的特点（a）主要优点）主要优点 设备简单，易于制造、安装和维护；设备简单，易于制造、安装和维护； 工艺布置灵活，不受距离、地形的限制；工艺布置灵活，不受距离、地形的限制； 密封性好，有效控制粉尘飞扬；密封

11、性好，有效控制粉尘飞扬； 改善物料的物性（降温、干燥）提高工艺效果；改善物料的物性（降温、干燥）提高工艺效果； 自动化程度和生产效率高，节省劳动力。自动化程度和生产效率高，节省劳动力。（b）主要缺点）主要缺点 动力消耗大，噪声高，输送磨削性大的物料时，管道动力消耗大，噪声高，输送磨削性大的物料时，管道易磨损；易磨损； 不宜输送湿度和粘度大的物料；不宜输送湿度和粘度大的物料； 气流速度选择不当，物料易破损。气流速度选择不当，物料易破损。2）气力输送的分类）气力输送的分类（a）吸送式）吸送式 进料及整个输送过程在通风机负压段进行。可多点吸料从进料及整个输送过程在通风机负压段进行。可多点吸料从几处向

12、一处集中输送。无灰尘飞扬，密封性要求高。几处向一处集中输送。无灰尘飞扬，密封性要求高。（b）压送式）压送式 在正压状态下工作，输送距离较远，适合于向几个卸料点在正压状态下工作，输送距离较远，适合于向几个卸料点输送物料。对管道的磨损较大。输送物料。对管道的磨损较大。（c）混合式）混合式 由吸送和压送组合构成。综合了两者的优点，在负压段由吸送和压送组合构成。综合了两者的优点，在负压段吸入物料，再用正压气流输送。吸入物料，再用正压气流输送。二、管道中颗粒群的运动二、管道中颗粒群的运动1）混合比的概念）混合比的概念气力输送属气相和固相两相流动，输送管内气体和固体量的气力输送属气相和固相两相流动，输送管

13、内气体和固体量的比例对输送过程影响很大。单位时间内通过输送管道横截面比例对输送过程影响很大。单位时间内通过输送管道横截面积的物料量与空气量之比称为积的物料量与空气量之比称为混合比混合比。它是气流输送装置的。它是气流输送装置的一个重要参数。一个重要参数。质量混合比质量混合比 = ms/ma = sQs/ aQa输送浓度输送浓度 v = ms/Qa = a 式中式中Qa和和Qs分别为空气和物料的体积流量，分别为空气和物料的体积流量， ma和和ms 为为单位时间内输送的空气质量和物料质量，单位时间内输送的空气质量和物料质量， a和和 s为所输送的为所输送的空气和物料的密度。空气和物料的密度。2）管道

14、中物料的运动形式）管道中物料的运动形式（1）均匀流均匀流：颗粒在气流中呈悬浮状态，基本能均匀输送，是：颗粒在气流中呈悬浮状态，基本能均匀输送，是气力输送的理想状态。气力输送的理想状态。（2）底密流底密流：管道底部密度大，不规则向前输送。：管道底部密度大，不规则向前输送。（3）疏密流疏密流：颗粒在管内疏密不均匀地流动，是悬浮输送的极：颗粒在管内疏密不均匀地流动，是悬浮输送的极限状态。限状态。（4）停滞流停滞流：大部分颗粒失去悬浮能力，时而停滞堆积，时而：大部分颗粒失去悬浮能力，时而停滞堆积，时而被吹走，输送不均匀。被吹走，输送不均匀。（5）柱塞流柱塞流：堆积的物料局部充满管道时，就靠空气压力来推

15、：堆积的物料局部充满管道时，就靠空气压力来推动输送，因而形成柱状流动。动输送，因而形成柱状流动。（6）部分流部分流：颗粒堆积于管底，气流在上部流动，表面层部分：颗粒堆积于管底，气流在上部流动，表面层部分颗粒作不规则移动。颗粒作不规则移动。前三种属悬浮运动，靠气流的动能推动，后三种属成团运动，前三种属悬浮运动，靠气流的动能推动，后三种属成团运动，靠气体的压力能进行输送。靠气体的压力能进行输送。三、气体参数的确定三、气体参数的确定1）气流速度的选择）气流速度的选择 气流速度的选择必须以保证物料的可靠输送为前提，同时气流速度的选择必须以保证物料的可靠输送为前提，同时兼顾经济性。风速高动力消耗大，磨损

16、也大；风速过低将影兼顾经济性。风速高动力消耗大，磨损也大；风速过低将影响工作的稳定性，容易发生管道堵塞。实际输送气流速度通响工作的稳定性，容易发生管道堵塞。实际输送气流速度通常取物料悬浮速度的常取物料悬浮速度的1.5 3倍。具体数据可参阅相关资料。倍。具体数据可参阅相关资料。2）气体流量的确定）气体流量的确定 气体流量可根据输送物料时的质量混合比求得气体流量可根据输送物料时的质量混合比求得 Qa = ms/(a)正确选择混合比对气力系统能否正常工作有重要意义。正确选择混合比对气力系统能否正常工作有重要意义。通常对颗粒物料取通常对颗粒物料取 3 8；对粉状物料去；对粉状物料去 1 4。 3.4

17、其它物料输送机械其它物料输送机械一、带式输送机一、带式输送机1）结构示意图）结构示意图2）工作原理与特点）工作原理与特点分固定和移动式两种，可在水平方向和斜度不大的方向分固定和移动式两种，可在水平方向和斜度不大的方向上输送粉状、粒状、块状物料和成型物品，运输量大，上输送粉状、粒状、块状物料和成型物品，运输量大，生产率高，动力消耗小，运料连续，工作平稳，适合各生产率高，动力消耗小，运料连续，工作平稳，适合各种物料及场合使用。种物料及场合使用。3）输送能力）输送能力 Q = 3600 F v (t/h)式中式中F为物料在带上的横截面积，为物料在带上的横截面积，v为带速，为带速， 为物为物料的密度。

18、料的密度。二、螺旋输送机二、螺旋输送机1）结构示意图）结构示意图螺旋输送机由螺旋轴、螺旋叶螺旋输送机由螺旋轴、螺旋叶片、机壳（输送槽）、传动片、机壳（输送槽）、传动装置、端轴承、进料口和卸装置、端轴承、进料口和卸料口组成。料口组成。可以有单头、双头甚至三头。可以有单头、双头甚至三头。2）工作原理与特点）工作原理与特点利用随轴承转动的螺旋叶片的利用随轴承转动的螺旋叶片的推动作用来输送物料。主要用推动作用来输送物料。主要用于短距离的水平输送、倾斜输于短距离的水平输送、倾斜输送和垂直输送。送和垂直输送。对物料的适应性强，结构简单对物料的适应性强，结构简单紧凑，有搅拌物料的作用。对紧凑，有搅拌物料的作

19、用。对物料有破碎作用，不宜输送表物料有破碎作用，不宜输送表面过分粗糙、颗粒大及磨损性面过分粗糙、颗粒大及磨损性的物料。的物料。3）输送能力）输送能力Q = 60 s n (D2 - d2)/4式中式中D为螺旋叶片外径，为螺旋叶片外径，d为转轴外径，为转轴外径，s为螺距，为螺距，n为螺杆为螺杆转速（转速（r/min)， 为物料充满系数，为物料充满系数， 为物料密度。为物料密度。三、刮板输送机三、刮板输送机1）结构示意图）结构示意图 由牵引构件、刮板、料槽和两端的带轮（或链轮）组成。由牵引构件、刮板、料槽和两端的带轮（或链轮）组成。分固定式和移动式两种。分固定式和移动式两种。2）工作原理）工作原理牵引链条绕链轮运转，固定在牵引构件上的刮板将物牵引链条绕链轮运转，固定在牵引构件上的刮板将物料沿料槽向前输送至出口处卸下。输送方式有水平、料沿料槽向前输送至出口处卸下。输送方式有水平、倾斜和垂直等。倾斜不宜超过倾斜和垂直等。倾斜不宜超过35 ，输送距离通常不超，输送距离通常不超过过50米。米。3）输送能力）输送能力Q = 3600 B h