《通风除尘与气力输送技术》课件-第一章 空气流动的流体力学原理

通风除尘与气力输送技术通风除尘与气力输送课程简介通风除尘：采用合适的装置，有效地使空气呈负压状态并以一定的速度流动，控制和收集生产过程中产生的粉尘，以创造良好的生产环节和生活环境，保护大气环境。气力输送：就是采用一定的装置、采用一定速度的空气输送物料，以满足工艺生产要求，保证连续生产。一、基本概念通风除尘与气力输送课程简介粮食加工企业中连续输送物料的要求，粮食加工厂物料种类多，自动化生产要求高，输送要保证生产的连续性和持久性。粮食加工企业中产生大量的粉尘，有些是无用的，有些是有利用价值的，大量的粉尘可能会造成有用物料的损失、粉尘爆炸、职工健康等安全事故。粮食加工过程中产生的热量、水蒸气的凝结对产品质量有很大的影响，需要及时排除。二、通风除尘要解决的问题通风除尘与气力输送课程简介控制和吸除生产中的粉尘，改善劳动条件和保护环境。冷却碾磨物料，保证产品的品质。吸除水汽，防止水汽凝结，提高筛理、研磨设备的效率。对原料进行风选分级，分离轻重杂志，提高成品的纯度和品质。减少粮食在加工过程中的损耗，回收有价值的粉尘，提高经济效益。改善设备的清洁状况，减少磨损，延长使用寿命，防止微生物和害虫的孽生。防止粉尘爆炸和火灾事故的发生。保证安全，稳定地储藏粮食。三、通风除尘的作用通风除尘与气力输送课程简介实现物料的连续输送，同时实现清理、冷却、分级、除尘等工艺。气力输送装置占地面积小，减少了占地面积。气力输送系统是密闭的系统，改善了卫生条件。四、气力输送的作用通风除尘与气力输送课程简介卸车入库操作地下仓出库操作倒仓操作通风除尘与气力输送课程简介实践性较强；动手能力要求较高。本课程特点学习的要求认真做好预习；做好随堂练习和作业；勤动手、动脑。通风除尘与气力输送课程简介举一反三，触类旁通，理论联系实际。正确选择使用设备，具有一定的分析问题、解决问题的能力。掌握设备的工作原理、组成及结构特点。掌握设备的安装、调试及维护的基本知识。掌握设备的一些初步设计知识。学完本课程后应达到的目标第一章空气流动的流体力学原理任务一空气的性质任务一空气的性质流体：在任何微小的剪切力作用下都能够发生连续变形的物质称作流体。通风除尘与气力输送属于流体输送，它是以空气作为工作介质，通过空气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。空气分子之间有一定距离。流体力学主要研究流体的宏观运动规律，为了便于计算，把流体分成许多许多的分子集团，并假设它们之间没有间隙，是一种连续体。工程流体力学基本知识，是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计算通风除尘与气力输送系统的基础。任务一空气的性质分子间的间距大；分子间的相互吸引力比较小；不能保持一定形状、容易变形。液体和气体的相同点：液体和气体的不同点：气体：没有一定的体积、不存在自由表面、具有显著的压缩性和膨胀性。液体：具有一定的体积、有自由表面，一般不具有明显的压缩性和膨胀性。任务一空气的性质空气是由多种成分组成的混合气体，主要由干洁空气、水汽和悬浮颗粒三部分组成。1.干洁空气：是指干燥洁净的空气，不含水汽和悬浮颗粒。2.水汽：随地理位置和气象条件不同变化范围较大，一般用绝对湿度和相对湿度来衡量。3.悬浮颗粒：主要指因自然因素变化而悬浮在空气中的颗粒物。一、空气的组成任务一空气的性质1.密度：单位体积空气所具有的质量称为密度，用符号ρ表示，单位为kg/m³。

空气在标准状态下的密度=1.2kg/m³。

一般来讲，压强和温度对不可压缩流体密度的影响很小。

——可以把流体密度看成是常数。二、空气的密度和重度任务一空气的性质

二、空气的密度和重度任务一空气的性质

二、空气的密度和重度任务一空气的性质1.温度：温度是标志流体冷热程度的参数。温度越高，分子热运动越强盛，分子热运动的平均速度则越大动能也就越大。衡量温度高低的标准尺子，称为温度标尺，简称温标。目前国际上通用的温标主要有两种。

1.摄氏温标（t）

2.绝对温标（T）：它把分子运动速度为零时的温度定义为0K，K是热力学温度的单位。

热力学温度和摄氏温度之间的关系为：T=273+t[K]三、空气的温度和湿度任务一空气的性质

任务一空气的性质在工程上，一般采用相对湿度表示空气的含湿量。可通过干、湿球温度计测得

露点温度：含有一定水汽的空气，随着温度的降低，就会有一部分水汽凝成水滴形成结露现象，结露时的温度称为露点温度。露点温度对于通风除尘与气力输送装置有着重要的影响，尽量避免结露的形成。三、空气的温度和湿度任务一空气的性质

黏滞性：流体在流动时，在流体内部质点间会产生内摩擦力来阻止流体的相对运动，这种性质称为黏滞性。

力学的角度看：黏滞性是气体抵抗剪切变形的特性；

分子运动论看：黏滞性是由于空气分子间的吸引力以及不规则热运动的碰撞。试验证明流体粘滞性的存在：实验证明：内摩擦力T的大小与流体种类有关；与流体的接触面积有关；与垂直于板的速度梯度成正比四、流体的黏滞性任务一空气的性质

四、流体的黏滞性任务一空气的性质压缩性：空气在一定的温度下受到压强作用体积缩小，密度增大的特性。膨胀性：在压强一定时，空气因温度增加而体积增大，密度减小的特性。标准空气：在通风工程中常取20℃，绝对压强760mmHg，相对湿度50%的空气定义为通风工程上的标准空气。空气在压缩或膨胀的过程中遵循理想气体状态方程。理想气体指一种假想的气体，它的质点是不占有容积的质点；分子之间没有内聚力。理想气体状态方程。即：P=ρRT

式中：P——空气的绝对压强，Pa，ρ——空气的密度，kg/m³R——气体常数，对于空气R=287N·m/（kg·K）T——绝对温度五、空气的压缩性和膨胀性任务一空气的性质

五、空气的压缩性和膨胀性任务一空气的性质

五、空气的压缩性和膨胀性任务一空气的性质

六、空气的压强任务一空气的性质（3）真空度：当绝对压强低于大气压时，相对压强为负值，负的相对压强的绝对值称为真空度。或者是绝对压强小于大气压强的那部分数值，用Pv表示。

即：真空度=大气压-绝对压强A点（1）的压强高于当地大气压

B点（2）的压强低于当地大气压六、空气的压强任务一空气的性质

任务一空气的性质（2）用液柱高度来表示：压强的计量单位可以用液柱高度来表示，如毫米汞柱、毫米水柱等。

用水银柱（汞柱）高度表示：

h=P/γ=10000/13600=0.736[米水银柱]=736[毫米汞柱]

用水柱高度表示：

h=P/γ=10000/10000=1[米水柱]=1000[毫米水柱]任务一空气的性质（3）用大气压表示：压强的计量单位可以用大气压来表示，如物理大气压、工程大气压（at）。

1个物理大气压（atm）=10336[千克/米2]。

1个工程大气压(at)=10000[千克/米2]。

三种方法换算关系为：

1物理大气压=10336[千克/米2]=10336[毫米水柱]=760[毫米汞柱]1工程大气压=10000[千克/米2]=10000[毫米水柱]=736[毫米汞柱]第一章空气流动的流体力学原理第二节空气管流的连续方程一、空气的流动管流：空气在管道中的流动，简称管流。射流：空气以一定的速度从管道端头、容器或管道上的条缝、孔口等处流出，在空气中沿气流运动方向形成一股气流，这股气流称为通风射流。射流周围没有固体边壁，四周收到大气压的作用。汇流：空气由管流进口吸入时，进风口附近的空气流向进风口形成汇流。空气能够流动的两个条件：

一定的压力

通畅的流动通道一、基本概念二、流体管流的速度分布实际流体运动存在着两种不同的状态，即层流和紊流。这两种流动状态的沿程损失规律大不相同。这种规律是1883年英国物理学家雷诺首先发现的。

（一）雷诺实验1、层流和紊流二、流体管流的速度分布

层流运动：液体沿管轴方向流动时，流束之间或流体层与层之间彼此不相混杂，质点没有径向的运动，都保持各自的流线运动。这种流动状态，称为层流运动。

紊流运动：管中流速再稍增加，或有其它外部干扰振动，则有色液体将破裂、混杂成为一种紊乱状态。这种运动状态，称为紊流运动。1、层流和紊流二、流体管流的速度分布

1、层流和紊流二、流体管流的速度分布流体流动状态不同，管流断面上质点的速度分布也不同。

层流流动在管道断面轴心线上流速最大，管道内壁速度最小，趋于零，速度分布呈抛物线形状；

紊流流型速度分布呈对数曲线形状，其他特点相同。2、不同流型管流的速度分布规律三、流量和平均流速流体流动状态不同，管流断面上质点的速度分布也不同。风量：单位时间内流过管道或设备某一有效断面的空气量。风量分为体积流量和重量流量、质量流量三种，分别用Q、M、G表示。1、流量（风量）2、平均风速

三、流量和平均流速

3、流量（风量）的计算三、流量和平均流速

3、流量（风量）的计算三、流量和平均流速

3、流量（风量）的计算四、连续性方程空气在管道中流动时，如果某有效断面的运动参数如速度、压强、流量等不随时间变化而变化，这种流动称为稳定流，否则为非稳定流1、稳定流与非稳定流稳定流非稳定流四、连续性方程

2、连续性方程四、连续性方程

3、连续性方程的应用任务三压强、流速和流量的测定流动阻力和能量损失流动阻力：由于空气本身的黏性和惯性以及和管道内壁的摩擦粘滞和变形管的扰动作用，产生阻碍空气向前流动的作用力，即流动阻力。能量损失：是指克服由于空气黏性等流动阻力而损失的空气的能量。

根据流体流动的边界条件变化，流动阻力分为沿程摩擦阻力和局部阻力两种。沿程摩阻：空气在直长管道中流动时，流速恒定不变，流动阻力只有沿程不变的切应力，即称为沿程摩擦阻力，简称沿程摩阻。

注：空气在直长管道中流动克服沿程摩擦阻力损失的能量，称为沿程摩擦能量损失，简称沿程损失。一、基本概念一、压强的测定测压计：测量压强的仪表，统称为测压计。

金属式压强表：测量的压力较高

液柱式测压计：测量的压力较低1、U型管压力计U形管液柱压力计又称U形压力计，U形管二侧指示液所在的刻度，相加后即可得到二侧液柱的高度差。U型压力计的使用方法※注意事项：1、使用时，U形玻璃管应垂直放置，两管中指示液体置于刻度零点。2、软管连接应可靠，不漏气；3、读数时眼睛视线应于液面保持水平；4、所测压力小于20mmH2O时不宜采用U型压力计，以免误差太大。测量管道中某点的表压时，只需将U形管的一端用软管与测压点处的测压管相接，另一端由于与大气相通，所以读取的两侧液柱差Δh即为管道内相对于大气压力的表压值。如指示液为水，测得的高度以毫米计，则所示压力单位即为常用的毫米水柱。一、压强的测定

2、倾斜式微压计

当测量的压强数值比较小、用U形管压力计不容易精确读出时，一般采用倾斜式微压计。

一般倾斜微压计都刻有对应一定倾斜角度的k值，一般由0.2、0.3、0.4、0.6、0.8五档.

测量数值=k×L一、压强的测定

3、毕托管

毕托管是感受和传递压强的仪器，是根据流体的能量方程发明的，它与U型管压力计或倾斜式压力计用橡胶管连接使用，可以用来测定全压、静压和动压。一、压强的测定

3、毕托管毕托管的外形有很多种，如有锥形头、圆形头、椭圆杆、圆形杆等，它们的静压孔开设位置各不相同，但原理相同。

需要注意的是，毕托管应放置在气流流动达到稳定的地区，即远离弯头、三通、阀门等管件的直长风管部分，以避免涡流对测量精度所带来的影响。二、流速、流量的测定一、选择合适的测试截面测点应离开设备足够距离，且在直长管道部分。通常，离上游管件的距离应大于4-5倍的管道直径，离下游管件的距离应大于2倍管径。若风管的直长部分较短，测点则应偏近气流下游方向的管件。二、流速、流量的测定二、合理确定截面上的测点对于圆形截面管道，如图所示，可将其划分成几个等面积的同心圆环，测点则定于等到分圆环截面的中心线与管直径的交点处，令各点划线相对圆心的距离为r1，管道半径为R，圆截面积为A，则有：二、流速、流量的测定圆形风管测点距管壁距离（R为管道半径）管径/mm130130-200200-450450-650环数1234测点数2468测点序号10.2930.1340.0860.06420.7070.50.2930.21031.50.5910.38841.8661.4090.64651.7071.35461.9141.61271.79081.936二、流速、流量的测定三、数据处理根据上述方法得到的几个测点数值后，则可按下列公式求得平均数：在测定动压时，有时会碰到某些测点的读数出现零值或负值的情况，这是由于气流很不稳定而出现旋涡所产生的。在上式计算平均动压时，应将负值当作零计算，测点数n仍包括该测点在内。二、流速、流量的测定习题讲解：7、计算1200m高空大气的空气重度（假设空气等温变化）

解释：

大气压力：海拔高度每升高1000

m，相对大气压力大约降低12%；

大气温度：空气温度在一般情况下，海拔高度每升高1000

m，温度会降低5

℃。

所以：1200m的大气压力为（1-14.4%）*10336kg/m2

1200m的温度为20-6=14℃

然后根据理想气体状态方程计算就可以了。

二、流速、流量的测定习题讲解：8、某水池表面为一个工程大气压，水池底面上的压强为3kg/cm2，计算水的深度。

解释：

水池底面上的压强=大气压+水的