气力输送原理.docx
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气力输送原理
气力输送原理
第一节气力输送的基根源理
一、沉降速度与悬浮速度
散粒物料在气流中运动时，沉降速度和悬浮速度是它的最基天性质。
当直径为d的球形物体从静止状态在空气中自由着落时，因为遇到重力的作用，着落
速度将越来越快，同时，物体受空气的阻力亦逐渐增大。
当物体的自重
物体在空气中遇到的浮力P和阻力R，按以下关系达到均衡时，
G
以及
即；G—P＝R=πd3/6（ν物-ν气）
则物体将因惯性作用而以等速γ沉向下沉降，这一速度就叫做沉降速度。
在上式中:
（）
R=CS-ν气/2g·ν沉
2
·π2
·γ气/2g·ν沉
2
=Cd
/4
式中:
γ物、γ气——物体和空气的比重
g——重力加快度
S——物体在运动方向的投影面积，亦叫迎风面积
C——物体以沉降速度运动时的阻力系数
物体的沉降速度为：
γ沉=[4gd/3C·（γ物-γ气）/γ气]1/2=3.62[d（γ物-γ气）/γ气·C]1/2
设沉降速度为ν沉的物体，放在垂直向上的速度为ν的平均气流中，则物体运动的绝对速度ν物将为：
γ物=γ-γ沉
此时，假如ν=ν沉，则物体的绝对速度ν物=0，即物体在气流中停在原处，既不上涨，也不下降。
平常将这时的气流速度称为物体的悬浮速度ν悬。
物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即ν悬=ν沉。
因而可知，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。
在垂直管道中，气流动力同物料重力处在同向来线上。
要使物料能与气流同向运动，则气流的速度一定大于物料的悬浮速度。
所以，悬浮速度是实现气力输送时确立气流速度的依照。
但是，物料在管道中的运动十分复杂，受着多方面要素的影响；同时，被输送物料的形状平常是极不规则的，所以，各种物料的实质悬浮速度需要经过实验来确立。
在水平管道内，因为气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，因此共悬浮和运动状态更加复杂。
在选择气流速度时，平常仍以垂直管道内的悬浮速度为
依照。
部分谷类物料的悬浮速度见表
表
部分谷类物料悬浮速度参照值
名
称v悬（米/秒）名
称v悬（米/秒）
名
称v悬（米/秒）
小
麦9～11
糙
米9～12
油菜仔8
面
粉2～3
大糠（谷壳）
2～
大
豆9～11
麸
皮1～3米
糠1～2
大
麦9～11
一皮物料
6～7
稗
子4～
7
高梁～
大麦心～5并肩石11荞
麦～
中麦
心4～
玉
米10～14
燕
麦8～9
细麦心2～4
花
生11～
15
豌
豆15～
稻
谷8～10
棉
籽9～10
在实质的气力输送管道中，因为物料互相之间和同管壁之间的摩擦、
碰撞以
及管道内气流的不平均等多种原由，实质所需的气流速度远比物料的悬浮速度为大。
二、管流中物料颗粒的运动状态
（一）物料颗粒在垂直管道中的运动状态
在垂直输料管道中，物料颗粒的重力方向与空气动力的方向处于同一垂直直线上，但方向相反，只需气流的速度大于物料颗粒的悬浮速度，物料颗粒就会随气流向上运动。
但在紊流气流中，因有与流向相垂直的重量存在，管道内的气流速度又是不平均的，物料颗粒的形状平常也不规则，且物料互相间或与管壁间互相碰撞产生旋转，以致物料颗粒的运动呈不规则的曲线上涨状态。
在垂直输料管中，物料颗粒在管道内的分布基本是平均的。
（二）物料颗粒在水平管道中的运动状态
在水平输料管道中，物料颗粒的重力方向与空气动力的方向相垂直，空气动力对物料的悬浮不起直接作用，但物料颗粒仍旧能被悬浮输送，这是因为在气流水平动力的作用下，产生了以下几种悬浮力来抗衡重力，
以以下图，从而使物料被悬浮。
1.垂直方向上的分速度产生的作使劲（图1）。
2.处在管底的物料颗粒，其上下部因速度不一样形成的静压差而产生的作使劲。
（图
2）。
3.物料颗粒四周的环流与管内气流共同作用形成的升力（图3）。
切近管底的物料，在气流的推进下向前转动，因为流体拥有粘性，颗粒四周的空气便被带动，形成环流。
颗粒上部的环流与气流的速度方向相同，叠加后速度增大；颗粒下部的环流与气流的速度方面相反，叠加后速度减小；这样，颗粒的上下部因速度不一样而产生静压差，从而产生对颗粒的升力。
4.颗粒的形状不规则，遇到的推力在垂直方向的分力（图4）。
5.颗粒互相间或与管壁碰撞遇到的反作使劲在垂直方向的分力（图5）。
在上述悬浮力的共同作用下，物料在水平管道中悬浮并随气流被输送。
在水平输料管中，物料颗粒群受管道内气流速度大小的影响，表现以下六种运动状。
1.悬浮流：
管道内输送气流的速度较大时，物料基本上处于平均分布状态，物料
颗粒在气流中呈悬浮状态
输送。
2.底密流：
管道内输送气流的速度减小时，越凑近管底处，物料的分布越密集，但没有出现阻滞。
物料颗
粒一面作不规则的旋转、碰撞，一面被向前输送。
3.疏密流：
管道内输送气流的速度进一步减小时，物料在水平管道内呈疏密不平均的流动状态，部分物料
颗粒在管底滑动，但没有阻滞。
4.阻滞流：
跟着管道内输送气流的速度再次减小，大部分的物料颗粒失掉被气流的悬浮，阻滞在管道底部。
此时，管道的局部区段因物料齐集而使管内断面变小，气流速度在该区段增大，使阻滞的物料重新被吹走，
形成阻滞、齐集、吹走互相交替的不稳固输送状态。
5.部分流：
管道内输送气流的速度过小时，气流就失掉对物料的悬浮能力，物料
颗粒积聚在管底，气流在上部流动。
积聚的物料表面，有部分颗粒在气流的作用下作不规则的挪动，同时积聚层也跟着时间作沙丘挪动似的流动。
6.柱塞流：
当部分流也不可以实现时，管道即被拥塞，物料呈柱状间隔充满管道。
因为物料柱前后的压缩空气存在压力差，物料就依靠静压差的推从而被输送。
第四章气力输送技术
第二节气力输送装置的基本形式
依据设备组合状况的不一样，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式和混杂式三种基本形式。
一、吸气式气力输送装置
上图所示为固定式码头吸粮机，它是吸气式气力输送。
装置的一种形式。
从图中可以看出，物料的输送都是在风机的吸气管道一侧进行。
当风机7开动后，在风机的吸气管道内造成必定的负压。
这时，在管道外面的空气，就被大气不停地压入管道。
与此同时，物料也被空气带动经过吸嘴1进入管
道2，并被输送至卸料器3。
在卸料器中，物料和空气分别，而后从卸料器底部
的关风器4排出。
空气则经除尘器5和6净化后进入风机，而后排**气。
或再经一道除尘器二次净化后再排**气。
这类输送方式的特色是；
1．可以从几处同时汲取物料，输送到一处会合。
2．适合于积聚面广，或装在低处深处物料的输送。
3．只需有空气吸进口，就能很简单地把管道伸入到一些狭小的地方（如料斗下部），汲取物料进行输送。
4．在输送过程中，没有灰尘飞扬，供料口可以敞开，供料和输送可以连续进行。
5．因为输送气流的压力低于大气压力，水分简单蒸发，所以对水分多的物
料比压气式简单输送。
二、压气式气力输送装置
在压气式气力输送装置中，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四周的大气
压力，所以也叫正压输送或压送。
以以下图为压气式气力输送装置的一般形式。
当通风机1开动后，管道2内的压力便高于大气压力。
为了使料斗3中的物料能进入管道2中去，在这里装有供料器4。
物料进入管道后，即被气流输送至卸料器5中，使物料与空气分别，并由关风器6排出。
空气则经除尘器7净化后排**气。
目前，粮食加工厂中谷壳等副产品的输送，常采纳此种形式。
这类输送方式的特色是：
1．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。
2．因为输送空气的压力可以提高到风机额定的最高排气压力，所以即便输送条件有些变化，也能保持
必定程度的适应性，适合于高浓度长距离输送。
3．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，灰尘简单飞扬。
三、混杂式气力输送装置
混杂式气力输送装置是在风机的吸气管道和压气管道都进行物料的输送。
以以下图。
当风机3工作时，物料由吸嘴1随气流沿吸气管道2进入卸料器4。
在这里，
物料与空气分别。
从卸料器分别出来的空气沿风管进入风机，井从压气管道6排出。
从卸料器分别出来的物料，经关凤器（供料器）5排出后，也进入压气管道
6，在这里与空气重新混杂，而后沿混杂式气力输送装置拥有吸气式和压气式气力输送装置所拥有的特色。
四、粮食加工厂气力输送的形式和特色
在粮食加工厂车间内部，一般采纳吸气式气力输送装置来完成物料的提高输送。
以下图分别为风运面粉厂的工艺流程图。
从图中可以看出，这类风运装置平常都是由接料器、输料管、卸料器、除尘器、关风器和通风机等设备构成。
粮食加工厂采纳气力输送，除了能起到输送作用外，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、降温等工艺任务。
比方在大米厂或面粉厂的清理车间中采纳气力输送，对粮粒起到必定的表面清理作用，并可除掉部分瘪麦、瘪谷、麦皮、谷壳等轻杂质，以及绝大部分泥灰、砂；在米厂的砻碾部分，还可进一步分别谷壳和糠粞。
所有这些，便可以不用或
少用风选设备，从而使工艺和设备得以简化。
因为碾磨物料的温度降低，湿气较少，并且比较松懈，所以平筛的筛理成效
可以提高。
据有关资料统计，采纳风运后，平筛的负荷可提高25～30％，筛绢的使用寿命可延伸20～25％。
别的，成品温度较低，便于保留。
采纳气力输送，因为利用直径不大的输料管取代了体积宏大的斗式提高机，
以及除尘设备的减少和其余工艺设备的简化，使厂房的跨度可以减小，建筑面积
可以减少。
在相同的条件下，车间显得宽阔光明。
风运装置的设备比较简单，安装和维修方便，投资和折旧花费低，且操作安全、事故较少。
粮食加工厂的风运装置是在负压下工作，所以灰尘不易飞扬。
同时因为设备和溜管内的水汽凝结基本除掉，
灰尘不易积蓄，从而除掉了滋生微生物和虫害的温床，使车间的劳动卫生条件大为改良。
气力输送的主要弊端是，它与机械输送比较，动力耗费较高。
所以，在设计时，一定考虑气流的综合利用。
其次在输送颗粒状物料时，假如办理不妥，对设备的磨损较大，并易以致谷物的破碎。
别的，粮食加工厂的风运装置，平常是由若干根输料管构成的会合网路，所以在操作上，物料流量要求稳固、平均。
五、气力输送装置的主要设备
（一）、接料器和供料器
接料器和供料器是使物料与空气混杂并送入输料管的一种设备，是风运装置的咽喉。
接料器的结构能否合理，直接影响整个风运装置的输送量、工作的稳固性和电耗的高低。
所以，如何依据装置的不一样工作条件，正确地设计和采纳合理的接料器，是提高风运工作成效的重要环节。
对接料器结构的要求是：
第一，物料和空气在接料器中应能充分混杂，即要使空气从物料的下方引入，并使物料平均地散落在气流中，这样，才能有效地发挥气流的悬浮和推进作用，防范掉料。
第二，接料器的结构要使空气能畅达地进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。
第三，要使进入气流的物料尽可能与气流的流动方向相一致，防范逆向进料。
在某些状况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推进物料的能量耗费。
接料器有负压接料器和正压接料器（供料器）之分，前者用于吸气式风运装置，
后者用于压气式风运装置。
1．负压接料器
（1）双筒形吸嘴。
双筒形吸嘴主要用来直接汲取库房内或车、船内的散装粮食。
双筒形吸嘴的结构以以下图，它由内筒和外筒两部分构成。
内筒用来汲取
物料，其直径与输料管直径相同。
为子减少空气的进口阻力，内简前端做成喇叭形。
外筒是空气进入内筒的通道，使吸嘴埋入粮堆的，仍有足够的空气进入。
外
筒平常做成活动的，以调理内外筒下端面的间距
S，从而获取最大的汲取量。
外
筒拥有提高物料吸入量和稳固吸引的作用。
在风速为
30米／秒以下时，内外筒
之间的环形面积大体与内筒的截面积相等。
表所列为双筒形吸嘴的主要规格，可供采纳时参照。
表双筒形吸嘴尺寸
输送管直径（毫米）60
65
68
100
106
117
158
160
168
D
90
96
100
137
147
157
212
217
227
H
42
46
48
70
74
82
109
112
118
D1
70
76
80
117
124
137
182
187
197
（2）三通接料器。
三通接料器是由供料溜管微风管两个基本部分构成。
依据风管搁置地点的不一样，有垂直三通接料器和水平三通接料器之分。
以以下图为—般垂直三通接料器。
它由倾斜的矩形溜管4和垂直风管7以40°左右角度接合而成。
工作时，物料从圆形溜管1着落，经圆方管2和矩形溜
管4进入垂直风管7。
空气则从下端的喇叭管8吸入，与物料混杂并携带物料一起向输料管10提高。
为了使物料能顺着气流的方向落入并更好地与上涨气流混
合，矩形管4的下端做成圆弧形，井在该处装一可调整的弧形板6，板的尾端平常与水平成45°的向上倾角。
当物料沿矩形管4着落时，经过弧形板，物料被冲散并折向上方。
这样，物料就能平均地与气流混杂并在一开始就拥有向上运动的力量，使物料的起动能量损失有所减少。
压力活门3可用来限制溜管中伴同物料吸入的空气。
因为这类空气是在物料的上方运动，过多地吸入这类空气，将会减少从物料下方的喇叭管8吸入的空肚量，以致托力减小，物料简单着落。
风管7的直径做成比输料管10的直径略小，使此中的风速较高，有益于物料的起动和加快。
以以下图为引诱式接料器，它是垂直三通接料器的一种变形，拥有较好的气体力学特征。
物料沿矩形溜管1着落，经弧形淌板2转向并上冲，落入从进风口3引入的气流中。
弧形淌板2是装在两边的弧形轨道中的，所以，可以依据物料着落的状况来调理其插入深度，使物料适合减速或顺着气流方向冲出。
引诱式接料器不单合用于粒状物料，也合用于粉状物料。
2．正压供料器
在压气式风运装置中，因为输料管内的压力大于大气压，所以要使物料顺利地进入就一定依靠特地的供料装置，即所谓正压供料器（或叫喂料器）。
正压供料器常用的有两种，即叶轮式供料器和缩短管供料器。
（1）叶轮式供料器。
叶轮式供料器即为粮食加工厂常用的关风器，如图。
它
由叶轮1和圆筒形外壳2构成。
外壳的上端为进料口，与料斗或管道连接。
当叶轮缓慢地转动时，物料不停地落入两叶之间的缝隙中，并跟着叶片旋转到下端的出口而排出，再进入偷料管内输送。
轮式供料器的排料量，一般在低转速即旋转叶片的圆周速度在必定的范围内时，与转速大体成正比。
但超出某一转速，排料量反而下降，并出现不稳固，以以下图。
这是因为，当叶片的圆周速度超出某一数值时，叶片将物料飞溅开，使
物料不可以充分送入叶片之间，而已被送入叶片之间的物料，也可能未等着落，又被叶片带上的缘由。
叶轮圆周速度与排料量的关系:
平常叶轮供料器的叶轮圆周速度不宜超出
0．6米／秒。
叶轮供料器的排料量G可按下式计算：
（千克/时）
式中i——叶轮转动一周的几何容积（升／转）
n——叶轮的转速（转／分）γ——物料的容重（千克／米3）η——容积效率，在正常转速下，关于粮粒，其值为0．8，关于粉状物料，
其值为
当叶轮供料器上下有压力差时，不行能保证完整的气密，必定会有一部分空气泄漏。
供料器上下的压力差越大，缝隙的面积越大，则泄漏的空肚量越多，因
而使容积效率降低。
为了保证供料器的正常工作，供料器在制造过程中，应严格控制加工精度。
（2）缩短管供料器。
为了在压气管道进行正压供料，还可依据第二章关于
在压气管道产生负压的原理，采纳以以下图的缩短管供料器。
它的结构简单，不要传动，合用于低浓度风运稻壳、麸皮、米糠、下脚等物料，以及短距离风运粮
粒等。
在图中，在供料斗前方的方形管段是逐渐减小的，后边的管则逐渐扩大。
管段
与风机出口连接，管段与输料管连接。
在导轨中装有可调理的闸板，以调理供料
口下边的管道缩短截面的大小，亦即调理该处风速的大小，使其动压力增添到大
于全压力，于是该处的静压力就变成负值，物料便可顺利进入。
（二）、输料管及弯头
输料管是用来输送物料和空气混杂物的管道，它平常连接在接料器和卸料器之间。
输料管采纳圆形截面，可负气流在整个截面上简单平均分布，同时，其阻力亦比共它形状的管子为小，制造、安装也较方便。
粮食加工厂风运装置的输料管，其内径一般为60～300毫米，所用资料可依据输送物料的性质来选择。
在面粉厂的制粉车间，输料管平常采纳镀锌薄钢板制
成。
在面粉厂清理车间和碾米厂中，输料管一般采纳厚为1．0～1．5毫米的薄钢板卷制而成，亦可采纳薄壁无缝钢管、焊接钢管、水煤气管等。
输料管一般由若干段连接而成。
关于用薄钢板卷制的输料管，平常采纳套接的方法。
为此，各管段应以规定的直径为基准做成大小头，而后按气流的方向按序将小头插入另一管段的大头。
套接处的缝隙要焊封，以防漏气。
为便于安装，输料管可按穿过楼层的数目相应地分为若干管段，并使每个管段长度与所在楼层的高度相等。
在安装时，各管段借固定在其上端的角钢法兰支持在上层的楼板上，在整个输料管校订垂直后，与楼板固定。
输料管的连接还可采纳套管连接。
关于直径较小的输料管，连接用的套管可由整块薄钢板制成。
关于直径较大的输料管，套管可由两半片构成。
套管的圆周长应较输料管的圆周长度大50～100毫米，以便加衬垫料。
角铜铆接在套管接缝一端的边上和另一端离边50～100毫米处，这样可使套管在包围输料管时稍许张
开，而后用螺栓拉紧，使联合密切。
别的，在套管和输料管上应轧有凸棱。
套管
上的凸棱在离套管端20一30毫米处。
输料管上的凸棱在离管端50～75毫米处。
套管的凸棱和输料管的凸棱要互相吻合。
在套管和输料管之间需垫衬橡胶板或织物。
关于用无缝钢管或水煤气管作为输料管的，可用法连接，其形式以以下图。
输料管的连接要注意严实不漏气，内部要平坦圆滑。
要尽可能对中，防范错位。
输料管的磨损，一般认为是风运中比较突出的问题，实标上这主要产生于水平或倾斜管道，以及弯头和变形管等部分。
垂直的输料管，磨损其实不严重。
影响磨损的要素好多，主要有：
一、输送物料的性质，比方物料颗粒的大小、形状、比重和硬度等。
二、输料管的形状及所用资料的性质，如硬度，表面加工状况等。
三、输送条件，如输送气流速度，浓度及流动状态等。
因为磨损是物料与壁面不停摩擦或碰撞惹起的，所以物料的粒度越大，速度越高，摩擦和碰撞的能量就越大，磨损就越严重。
磨损的快慢大体与输送气流速度的三次方成正比。
别的，浓度越大，摩擦或碰撞次数越多，磨损亦越严重。
减少磨损的方法，第一是要合理设计输料管，尽量减少弯头、水平段和倾斜段。
要保持输料管垂直，不变形，连接处要对中不错位。
必需时可在简单磨损的部位加衬耐磨资料。
（三）、卸料器与闭风器
1．卸料器
卸料器是使物料从气流中分别出来的设备。
对它的要求是：
第一，分别效率要高。
这对颗粒状物料如小麦、稻谷等来说，是比较简单做到的，但对粉状的物料，要完整分别就较困难。
第二，性能要稳固。
即当输送条件稍有变化时（比方风量或浓度发生变化），也要拥有稳固的分别能力。
第三，结构要简单，体积重要凑。
简单磨损的部位能拆卸更换，检查维修要方便。
别的要有许多的透明部分，以便观察和操作。
第四，关于分别粮粒的卸料器，要拥有“一风多用”的作用。
即不单能卸出粮粒，并且还可以把此中的灰尘和轻杂质分别出来，并对粮粒表面有必定的摩擦清理作用。
依据用途的不一样，卸料器可分为粉状物料卸料器和粒状物料卸料器。
粉状物料卸料器平常即采纳沙克龙除尘器。
粒状物料卸料器目前常用的有以下几种形式：
1.箱式卸料器
以以下图为结构最简单的箱式卸料器。
它是一个以木条或角钢为框架并镶嵌玻璃的三角形箱子。
垂直提高的粮粒和空气由输料管1经变形管2冲向圆弧形顶
盖3，而后折向沉降室4。
因为圆弧形顶盖对粮粒的碰撞和摩擦，以及沉降室体
积的扩大，使粮粒失掉本来的运动速度，并在自己重力的作用下向下降落，流经淌板5，而从出口6经关风器排出。
粮粒中的灰尘和一部分轻杂质，则伴同气流从出风管7吸出，而后去除尘器采集。
在圆弧形顶盖内壁，可涂糊金刚砂以减少磨损。
这关于小麦来说，还可起到必定的打麦和擦麦的作用，使麦粒表面的灰尘和麦毛去除。
关于简单破碎的粮食，比方白米，应衬垫橡皮或其余适合的资料。
这类箱式卸料器，结构简单，阻力较小，工作稳固靠谱，但分别轻杂质的成效较差。
自输料管1经变形管2进入卸料器。
此时，空气马上转弯向倾斜风道3流动。
粮粒则依靠其惯性力冲向圆弧形顶盖，而后落入沉降室底部的淌板5上。
当粮粒经压力门4平均流出并进入垂直风道6时，与从风道3来的空气相遇。
此时，空气穿过粮流，将粮粒中夹杂的灰尘、皮壳等轻杂质带走。
因为这类卸料器能利
用气流对粮粒进行风选，所以它在完成卸料任务的同时，还拥有较好的分别轻杂质的成效。
2.弯头式卸料器
以下图所示为弯头式卸料器。
它是有进料变形管1、矩形弯头2、调风阀3、集料斗4和出风管5构成。
粮粒与空气的混杂物由输料管经变形管进入矩形弯头。
在弯头中，粮粒连续靠气流的带动和自己的惯性力行进，并滑向集料斗。
空气和轻杂质则经出风管吸出。
因为这类卸料器的顶部圆弧较大，物料与圆弧的冲击角较小，破碎率就较低，
所以常被用于碾米厂的气力输送装置中。
其弊端是，分别轻杂质成效较差；别的，假如风速稍有降低或浓度增添，物料简单从弯头极点倒滑下来而惹起掉料。
⒊回风式卸料器
分别采集。
这类卸料器如用于毛谷输料管，可以除掉大批灰尘和部分瘪谷；用于砻下物输料管，可以分出大批稻壳以祢补砻谷机自己一次吸壳不净的弊端。
它分别轻杂质的效率在80％以上，是表现一风多用比较完美的卸料器。
这类卸料器的弊端是结构较复杂，耗用资料许多。
第三节气力输送网络的压力
因为气力输送的理论研究还不够完美，所以关于压力损失的计算，一般依据实验和理论解析的方法进行。
又因实验的条件和解析归纳的方法不一样，得出的系数和计算公式也不相同。
下边介绍的是依据外国研究的
计算方法*
一、压力损失的计算方法和公式
风运网路的压力损失H，可以归纳为由两部分构成：
共一为空气携带物料进行输送的压力损失H物另一部分为空气卸掉物料后进行输送和净化的压力损失
H辅，即：
H=H物+H辅
输送物料的压力损失H物，包含从空
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