氣流速度
氣力輸送系統(tǒng)中的實(shí)際輸送風(fēng)速的大小，是根據(jù)理論研究、實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合選取的。輸送風(fēng)速過(guò)高會(huì)造成物料的破碎、管件的磨損和動(dòng)力消耗的增加等缺點(diǎn)。而輸送風(fēng)速太低則容易引起掉料和管道堵塞，影響連續(xù)生產(chǎn)，因此恰當(dāng)?shù)剡x擇輸送風(fēng)速是重要的。輸送風(fēng)速與粒子的懸浮速度有著密切的關(guān)系，一般按下面的原則選用：
1) 對(duì)粒度均勻的物料，氣流速度取其懸浮速度的1.5～2.5倍。
2) 對(duì)粒度不均勻的物料，取粒度分布占最多比例的顆粒所測(cè)定的懸浮速度大一倍的風(fēng)速。 3) 對(duì)粉狀物料，為避免殘留于管壁和易粘結(jié)成團(tuán)的現(xiàn)象，往往需采用比懸浮速度大5～10倍的輸送風(fēng)速。
4) 建議采用的氣流速度 見表32.5.2.3。
輸送風(fēng)速與懸浮速度的關(guān)系
32.5.3 氣力輸送設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟
32.5.3.1 根據(jù)物料特性計(jì)算懸浮速度或沉降速度
如果流體以等于顆粒自由下降時(shí)的恒定速度向上運(yùn)動(dòng)，則顆粒處于某一水平面上呈擺動(dòng)狀態(tài)恒位而不上不下，此時(shí)流體的速度稱為該粒子的懸浮速度，對(duì)球形顆粒，它的大小可用下式表示：
式中： —顆粒的懸浮速度，m/s；
—流體的密度，kg/m3；
—粒子的密度。Kg/m3；
—阻力系數(shù)；
—球形顆粒的直徑，m；
—重力加速度，m/s2。
根據(jù)近代相似理論的研究，已經(jīng)證明，阻力系數(shù)C不是一個(gè)常數(shù)，而是隨雷諾數(shù)(Re)、物體粒子的形狀及表面狀況等許多因素變化。C與Re關(guān)系可由下式近似地概括為：
1)在工程上對(duì)粉狀物料的輸送可以采用斯托克斯(Stokes)公式
取：
即：
代入式（5.3-1），得
32.5.3.2 根據(jù)懸浮速度和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定氣流速度
根據(jù)理論計(jì)算或?qū)崪y(cè)的粒子懸浮速度，再根據(jù)管道配置情況及混合比的大小，選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，并且參考已有成功的實(shí)例，確定合適的氣流速度。
當(dāng)溫度改變時(shí)，由于空氣的密度隨之改變，所以必須對(duì)氣流速度進(jìn)行修正，可以用式5.3-12進(jìn)行修正：
按上式計(jì)算出空氣量以后，還要根據(jù)輸送方式和選用的設(shè)備類型，附加一定的漏氣量。通常實(shí)際選用的空氣量為理論計(jì)算得出的空氣量的110～120%。
32.5.3.4 輸送管直徑D的計(jì)算
若輸送的氣流速度為 ，則輸料管內(nèi)徑D可按下式32.5.3-15求得：
在設(shè)計(jì)時(shí)，輸料管一般采用低壓流體輸送用焊接鋼管。在輸送食品、化學(xué)藥品或石油化工的合成樹脂等要求絕對(duì)避免混入鐵銹的物料時(shí)，可采用不銹鋼管或鋁管。在任何場(chǎng)合均需選用與式32.5.3-15的計(jì)算值接近的標(biāo)準(zhǔn)管徑。如果計(jì)算值與實(shí)選管徑不一致，則必須按選用的管徑和適當(dāng)?shù)臍饬魉俣燃盎旌媳龋瑢?duì)空氣量進(jìn)行修正。
32.5.3.5 計(jì)算系統(tǒng)的壓力損失
對(duì)任何一種輸送方式，選擇的壓氣機(jī)械的最大排出壓力(對(duì)吸送式為最大真空度)，必須大于以下各項(xiàng)壓力損失之和 。
如在空氣的吸入口設(shè)置過(guò)濾器或節(jié)流閥時(shí)，還要加上這些部件產(chǎn)生的壓力損失。
對(duì)于一般的氣力輸送管道，摩擦阻力系數(shù)可近似地按式32.5.3-17計(jì)算：
式中： m——取決于輸送管道內(nèi)壁粗糙的系數(shù)；
對(duì)內(nèi)壁光滑管， m＝1.0；
對(duì)新焊接管， m＝1.3；
對(duì)舊焊接管， m＝1.6；
其中C是取決于供料方式的系數(shù)，其值約在1～10的范圍選取。對(duì)回轉(zhuǎn)式供料器定量供料取其最小值；如不連續(xù)從吸嘴吸料時(shí)，則取最大值。
加速壓損的大小，與壓氣機(jī)械的排氣壓力的大小有關(guān)，對(duì)高壓壓送式輸送系統(tǒng)，由于最大排氣壓力很高所以加速損失影響不大。而對(duì)低壓壓送或吸送式輸送系統(tǒng)，最大排氣壓力或吸引壓力在±5000～6000 mmH20的范圍，加速損失占很大的比例。因此，應(yīng)盡可能采用定量供料的供料器或吸嘴，減少加速損失，以利于輸送更多的物料。
3) 輸料管中的壓力損失，是指以穩(wěn)定狀態(tài)輸送物料時(shí)的輸料管內(nèi)的壓力損失。輸料管一般由水平管、傾斜管及彎管組成，而單位長(zhǎng)度的壓力損失是隨管子的坡度和形狀而變化，垂直管比同樣長(zhǎng)度的水平管壓力損失大，傾斜管則介于二者之間，在彎管處產(chǎn)生更為顯著的壓力損失。彎管處的壓力損失隨物料的性質(zhì)、混合比、氣流速度、曲率半徑與管內(nèi)徑之比等因素而變化，以水平管轉(zhuǎn)為垂直向上的彎管壓力損失為最大。
輸送物料時(shí)，在直管部分的壓力損失 ，一般可以根據(jù)純氣體時(shí)的壓力損失 乘以壓損比來(lái)計(jì)算：
表32.5.3.5-1 不同和條件下的K值
表32.5.3.5-2 彎管的阻力系數(shù)
4) 分離除塵器的壓力損失 ，它是隨分離器的類型和結(jié)構(gòu)以及使用條件等因素而變化，可按式32.5.3-26計(jì)算；
5) 排氣管的壓力損失 ，是指從分離除塵器出口(吸送式為抽氣機(jī)出口)至排氣口的壓力損失，由下式計(jì)算得到：
從理論上說(shuō)，只要 就可以了,但在決定風(fēng)機(jī)的容量時(shí)，必須考慮到設(shè)計(jì)誤差和輸送條件改變時(shí)的安全性，一般應(yīng)加10～20%的裕量。
以上的計(jì)算是不考慮空氣的可壓縮性．，即空氣在輸料管中膨脹很小，將氣流速度及其密度看作不變時(shí)的計(jì)算方法。但是，對(duì)長(zhǎng)距離的高壓壓送式或高真空吸送式，空氣的壓縮性不能忽略，可以將輸料管劃分成短的區(qū)段，每一區(qū)段依次用上述方法來(lái)求得總的壓力損失。
考慮了空氣的可壓縮性計(jì)算的壓力損失值比不考慮時(shí)要小,因此按前者選定的壓氣機(jī)械功率可比后者小，所以按精確的計(jì)算是合理的，當(dāng)采用同一臺(tái)壓氣機(jī)械時(shí)，可以利用其剩余壓力，盡可能提高其混合比，以高效輸送物料。
5.3.6 計(jì)算壓氣機(jī)械所需的功率N
實(shí)際上，跟據(jù)產(chǎn)品樣本選擇的壓氣機(jī)械所具有的空氣量和壓力，一般要比計(jì)算的大一些，因此，由于空氣量與產(chǎn)品樣本所給的數(shù)值不一致，從而會(huì)影響壓力損失的變化。如果按產(chǎn)品樣本所給定的空氣量進(jìn)行輸送，必須驗(yàn)算此時(shí)所需的輸送壓力是否在壓氣機(jī)械的最高排氣壓力(吸送式為最大真空度)的限度內(nèi)，如果超過(guò)了最大值，必須重新設(shè)計(jì)，可加大輸料管內(nèi)徑，以減少混合比，或改變輸料路線，縮短當(dāng)量長(zhǎng)度。或改用壓力損失小的分離器，以降低輸送壓力。
32.6 氣力輸送管道的布置與安裝
氣力輸送管道本身構(gòu)造簡(jiǎn)單，除磨損外幾乎不發(fā)生什么問題。但在布置輸送管道時(shí)，為了保證其安全可靠和節(jié)能，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
32.6.1 要使輸送管道盡可能短。
32.6.2 由于容易堵塞的集塊均發(fā)生在水平直管部分，所以水平直管段不宜過(guò)長(zhǎng)。
32.6.3 由于彎管的壓力損失特別大，造成輸送不穩(wěn)定并使物料顆粒易于破碎，所以應(yīng)盡量減少?gòu)澒軘?shù)目，并且要選用曲率半徑大的煨彎彎管。
32.6.4 在供料器后應(yīng)設(shè)置10 m左右的加速用水平管，如果忽略這一點(diǎn)，而直接連接上彎管就容易產(chǎn)生堵塞。
上面各項(xiàng)也有相互矛盾的情況，這時(shí)應(yīng)權(quán)衡輸送條件和壓力損失等。然后適當(dāng)?shù)丶右匀∩岷瓦x擇。特別是由水平轉(zhuǎn)為垂直上升的彎管，壓力損失較大，對(duì)流動(dòng)方式的影響也大；應(yīng)盡量少用。還有，此時(shí)曲率半徑應(yīng)比其它彎管稍大一些，取煨彎半徑R＝10DN左右比較安全，而對(duì)于其它由水于轉(zhuǎn)為垂直下降或由垂直上升轉(zhuǎn)為水平的彎管。一般采用曲率半徑R≈6～10DN左右。但是，其中由垂直下降轉(zhuǎn)為水平的彎管，由于彎曲前后粒子速度的差別甚大；壓力損失也大，要注意彎曲后的再加速。
對(duì)于管道的布置。試舉一例說(shuō)明，(見圖32.6.0.0)，當(dāng)P點(diǎn)到Q點(diǎn)進(jìn)行水平及垂直輸送時(shí)，可以選擇不同的方法。當(dāng)采用壓送輸送時(shí)，供料器一般可布置在料斗的下面，物料體往往是下落供給，因此混入段大都裝在水平管中，此時(shí)管道布置可考慮采用①②③④等型式。①的管道最短是比較理想的，但當(dāng)管道架空敷設(shè)時(shí)，則需要較多的支架，這時(shí)的壓力損失依傾角而變，有可能做到和水平管相同。實(shí)際上，通常按②型布置管道，但當(dāng)L特別長(zhǎng)時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。因此，如果象③那樣將水平部分分為兩段，則輸送就會(huì)穩(wěn)定些。采用③型時(shí)，在供料器后應(yīng)設(shè)置10米左右的混入段水平管(即助走距離)后再接入垂直管。
當(dāng)采用吸送輸送時(shí)，吸嘴構(gòu)造中的混合部分多裝在垂直上升管中，所以，管道布置如圖32.6.0.0中。⑤⑥型所示。⑤型中有水平輸送區(qū)段，而⑥型則下傾斜落下的輸送區(qū)段，這兩種型式主要用于港口等處的裝卸作業(yè)。根據(jù)作業(yè)的性質(zhì)，往往采用⑥型，并且以輸送理論上來(lái)看，⑥型也比較有利。
圖32.6.0.0 各種方式的管道布置
管道布置在廠房?jī)?nèi)墻壁上或地板上，雖有利于維護(hù)和管理，但根據(jù)輸送條件，也可安裝在天花板上、屋頂上或在地下敷設(shè)。此外，如果輸送距離較長(zhǎng)，壓力損失較大，由于空氣膨脹，在中途須加大管徑，為了防止管道因脈動(dòng)流而產(chǎn)生振動(dòng)，還須設(shè)置牢固的支架。
