第二章__气力输送系统压力损失计算.pdf

第二章第二章 气力输送系统压损计算气力输送系统压损计算1 混合浓度混合浓度1.1 流出重量混合浓度（μ）流出重量混合浓度（μ）单位时间内通过输送管道截面的固体物料重量与空气重单位时间内通过输送管道截面的固体物料重量与空气重 量之比GGGQGQμρμ ρ==⋅=⋅3物物气气气物气气m（）sG物物 —— 单位时间内通过输送管道截面的单位时间内通过输送管道截面的 物料重量（物料重量（kg/s））G气气 —— 单位时间内通过输送管道截面的单位时间内通过输送管道截面的 空气重量（空气重量（kg/s））ρρ气气 —— 空气密度（空气密度（kg/m3））Q气气 —— 单位时间内通过输送管道截面的单位时间内通过输送管道截面的 空气体积流量（空气体积流量（m3/s））定义：定义：在气流输送管道中，利用气流输送散碎物料，空气与在气流输送管道中，利用气流输送散碎物料，空气与 物料形成混合气流固体物料量与空气量的比值称为混合浓物料形成混合气流固体物料量与空气量的比值称为混合浓 度（混合比、料气比、输送比）度（混合比、料气比、输送比）在木材工业中，流出重量混合浓度最大可以达在木材工业中，流出重量混合浓度最大可以达 到到8，，当μ当μ= 2～～4较合理较合理。

车间内或厂区内的木材车间内或厂区内的木材 碎料气力运输装置，μ碎料气力运输装置，μ= 1～～2也能获得较好的效果也能获得较好的效果 在实用的木材碎料气力运输装置中，往往μ在实用的木材碎料气力运输装置中，往往μ= 0.3～～ 0.7，这不够经济，但有时可以满足工艺上的要求这不够经济，但有时可以满足工艺上的要求 国外用于运输木片的气力运输装置μ国外用于运输木片的气力运输装置μ= 2～～6对于车间木屑气力吸集装置，为了吸净机床排对于车间木屑气力吸集装置，为了吸净机床排 出来的碎屑，必须同时吸进大量的空气，所以其出来的碎屑，必须同时吸进大量的空气，所以其 工作浓度很低，通常μ≤工作浓度很低，通常μ≤ 0.21.2 实际重量混合浓度（μ实际重量混合浓度（μ0 ））单位长度的输送管段中，物料的重量与空气重量之比单位长度的输送管段中，物料的重量与空气重量之比μμ0 = Gm / GBGm ——单位长度的输送管段中，物料的重量（单位长度的输送管段中，物料的重量（kg/m））GB ——单位长度的输送管段中，空气的重量（单位长度的输送管段中，空气的重量（kg/m））另外μ另外μ0 还可以表示为：还可以表示为：μμ0 = Gm / GB = （（G物物 /v物物 ））/（（G气气 /v气气 ））= （（G物物 /G气气 ））·（（v气气 /v物物 ））= μμ ·（（v气气 /v物物 ））v物物 ——管道内物料的运动速度（管道内物料的运动速度（m/s））v气气 ——管道内空气的运动速度（管道内空气的运动速度（m/s））将μ值代入上式：将μ值代入上式：分析：分析：若若v物物 = v气气 ，则，则 μμ0 = μμ ，即实际重量混合浓，即实际重量混合浓 度等于流出重量混合浓度。

但是，在气流输送管道度等于流出重量混合浓度但是，在气流输送管道 中，气流速度总是大于物料运动的速度，且当两相进中，气流速度总是大于物料运动的速度，且当两相进 入稳定输送阶段后，入稳定输送阶段后， v物物 / v气气 比值一般是固定的，气流比值一般是固定的，气流 运动速度总是超前所以，运动速度总是超前所以，实际重量混合浓度μ实际重量混合浓度μ0 总是总是 大于大于 流出重量混合浓度μ流出重量混合浓度μ 0GvQvμρ=⋅物物气气气几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况 下下v物物 / v气气 的平均比值的平均比值物料类型物料类型v物物 / v气气 的平均比值的平均比值 （ μ（ μ <2））锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）0.90锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）0.85刨花类（细小的）刨花类（细小的）0.85刨花类（大片的）刨花类（大片的）0.80经过分选的工艺木片（长度小于经过分选的工艺木片（长度小于 35mm））0.65未经分选的木片（长度大于未经分选的木片（长度大于 35mm ））0.60为提高气力输送装置的技术经济指标，必须合为提高气力输送装置的技术经济指标，必须合 理提高输送的混合浓度。

输送量一定时，混合浓度理提高输送的混合浓度输送量一定时，混合浓度 高，则所消耗的气流量少，当管内气流速度一定高，则所消耗的气流量少，当管内气流速度一定 时，气流输送管直径减小但是气流输送管的管径时，气流输送管直径减小但是气流输送管的管径 不能太小，否则容易引起物料在管内堵塞不能太小，否则容易引起物料在管内堵塞车间木屑气力吸集装置：吸气支管的直径一般车间木屑气力吸集装置：吸气支管的直径一般 不小于不小于100mm；木片气力运输装置的输送管道直；木片气力运输装置的输送管道直 径不小于径不小于150mm，对于输送距离较长时，直径不，对于输送距离较长时，直径不 小于小于200mm另外混合浓度的提高还会受到风机风压的限另外混合浓度的提高还会受到风机风压的限 制，因为当管道直径及气流量一定时，混合浓度制，因为当管道直径及气流量一定时，混合浓度 增加，混合气流的流体阻力增大增加，混合气流的流体阻力增大工程计算中经常采用工程计算中经常采用实际重量混合浓度实际重量混合浓度，因为，因为 其更能真实反映气力输送管道系统中各管段内混其更能真实反映气力输送管道系统中各管段内混 合气流的运动状况（考虑到各管内物料运动速度合气流的运动状况（考虑到各管内物料运动速度 的变化）的变化）1.3 体积混合浓度体积混合浓度(μ’)μ’)单位时间内，通过输送管道截面的固体物料单位时间内，通过输送管道截面的固体物料 密实体积流密实体积流 量与气体流量之比。

量与气体流量之比'GQGGQGρρρμμρρρ⋅====⋅⋅物物物物气气气气气物物气μμ—— 流出重量混合浓度流出重量混合浓度Q物物 —— 单单位位时时间间内内通通过过输送管道截面的物料的密实体积流量（输送管道截面的物料的密实体积流量（m3/s））Q气气 —— 单位时间内通过输送管道截面的空气的体积流量（单位时间内通过输送管道截面的空气的体积流量（m3/s））ρρ物物 与ρ与ρ气气 ——物料及空气的密度（物料及空气的密度（kg/m3））体积混合浓度值很小，在实用上不方便例如体积混合浓度值很小，在实用上不方便例如 当μ当μ = 0.5，对于一般的木材碎料（，对于一般的木材碎料（ ρρ物物 =600kg/m3），若ρ），若ρ气气 = 1.2kg/m3，则，则1.21'0.56001000ρμμρ=⋅=×≈气物说明当μ说明当μ = 0.5，输送，输送1m3密实体积的木材碎密实体积的木材碎 料，大约需要料，大约需要1000m3的空气的空气2 混合气流在水平管段内的运动混合气流在水平管段内的运动2.1 输送状态：输送状态：1、悬浮流：、悬浮流：气流速度大，物气流速度大，物 料在管内接近均匀分布，呈悬料在管内接近均匀分布，呈悬 浮状态输送。

浮状态输送2、底密流：、底密流：越接近管底，物料分布越密，但没有越接近管底，物料分布越密，但没有 停止，物料粒子一边作不规则的旋转与碰撞，一边停止，物料粒子一边作不规则的旋转与碰撞，一边 被输送前进被输送前进3、疏密流：、疏密流：气流速度再降低，成为疏密不均的流气流速度再降低，成为疏密不均的流 动，也有一部分粒子在管底滑动，但没有停滞这动，也有一部分粒子在管底滑动，但没有停滞这 是物料粒子作悬浮流动输送的极限状态，是物料粒子作悬浮流动输送的极限状态，4、停滞流：、停滞流：大部分粒子失去悬浮能力，停留在管大部分粒子失去悬浮能力，停留在管 底，使该处截面变窄，气流速度增大，在下一瞬底，使该处截面变窄，气流速度增大，在下一瞬 间又把停滞的粒子吹走这样粒子边走边停，呈间又把停滞的粒子吹走这样粒子边走边停，呈 现不稳定的输送状态现不稳定的输送状态5、部分流：、部分流：当当v过小时发生过小时发生6、柱塞流：、柱塞流：堆积的物料充满了输送管，依靠空气堆积的物料充满了输送管，依靠空气 的压力能输送的压力能输送要保证水平管道中粒要保证水平管道中粒 子全部悬浮流动，必须要子全部悬浮流动，必须要 有足够的气流速度，而合有足够的气流速度，而合 理选择气流速度十分重要。

理选择气流速度十分重要2.2 混合浓度与输送状态的关系混合浓度与输送状态的关系当管道中输送速度为一定，能使粉尘粒子大致当管道中输送速度为一定，能使粉尘粒子大致 均匀分布呈悬浮流动形态，称为悬浮流在速度不均匀分布呈悬浮流动形态，称为悬浮流在速度不 变的情况下，随着输送混合比的增大，即粉尘量的变的情况下，随着输送混合比的增大，即粉尘量的 增大，粉尘在管道中的运动呈现出层状悬浮，即上增大，粉尘在管道中的运动呈现出层状悬浮，即上 部的密度小而底部的密度大，称为底密流继续增部的密度小而底部的密度大，称为底密流继续增 大粉尘的输送量，就会产生疏密流，这时流动不稳大粉尘的输送量，就会产生疏密流，这时流动不稳 定，粉尘粒子分布疏密不匀，管内压力产生脉动现定，粉尘粒子分布疏密不匀，管内压力产生脉动现 象，由于粉体易密集在管底附近，使这部分的运动象，由于粉体易密集在管底附近，使这部分的运动 速度减小，而上部的速度增大，所以密集的粉体群速度减小，而上部的速度增大，所以密集的粉体群 易作为一个整体团转动前进易作为一个整体团转动前进速度不变的情况下，如果继续增大输送量，粉粒堆积现象速度不变的情况下，如果继续增大输送量，粉粒堆积现象 更严重，运动速度减小，与管壁接触部分的粉体便失去浮力而更严重，运动速度减小，与管壁接触部分的粉体便失去浮力而 在管内产生滑动现象。

这种现象再急剧发展，即继续增大输送在管内产生滑动现象这种现象再急剧发展，即继续增大输送 量，粉尘就处于堆积状态，这时只能靠空气静压来推动粉体前量，粉尘就处于堆积状态，这时只能靠空气静压来推动粉体前 进，这种流动称为进，这种流动称为停滞流（集团流）停滞流（集团流）继续增大输送量，就会继续增大输送量，就会 形成部分流和柱塞流，只有靠粉体团前后的空气压差来推动前形成部分流和柱塞流，只有靠粉体团前后的空气压差来推动前 移集团流、部分流和柱塞流，力的作用方式以及与管壁的摩移集团流、部分流和柱塞流，力的作用方式以及与管壁的摩 擦等与悬浮运动时根本不同擦等与悬浮运动时根本不同集团流发生在水平管或与其集团流发生在水平管或与其 相近的倾斜管中，相近的倾斜管中，这是因为管中的粉粒体没有浮力的缘这是因为管中的粉粒体没有浮力的缘 故；故；在垂直管道中，只要是连续输送，在垂直管道中，只要是连续输送，粉粒体的浮力被粉粒体的浮力被 空气阻力的一部分所补偿，所以空气阻力的一部分所补偿，所以不会形成集团流不会形成集团流因此在在 水平管道中发生的集团流，在垂直管道中就分散成为水平管道中发生的集团流，在垂直管道中就分散成为 疏密流。

疏密流从粉体的形成过程可见，从粉体的形成过程可见，当水平管道较长时，当水平管道较长时， 就容易产生集团流，其大小也与水平距离成正比就容易产生集团流，其大小也与水平距离成正比总结：总结：管道输送速度不变的情况下，混合浓度比越管道输送速度不变的情况下，混合浓度比越 小，粒子悬浮流动效果越好，否则相反因为混合小，粒子悬浮流动效果越好，否则相反因为混合 比大时，所需的气流速度也大这是因为混合比大比大时，所需的气流速度也大这是因为混合比大 时，各个粒子很难受到同样的气流作用力，往往使时，各个粒子很难受到同样的气流作用力，往往使 一部分粒子产生停滞或沉降一部分粒子产生停滞或沉降2.3.1 启动速度与临界速度启动速度与临界速度启动速度：启动速度：物料在水平管道内开始沿管底滑动物料在水平管道内开始沿管底滑动 时的气流速度时的气流速度临界速度：临界速度：使物料在水平管道内达到稳定的浮使物料在水平管道内达到稳定的浮 游流动所要求的最小气流速度，通常也称最适合气游流动所要求的最小气流速度，通常也称最适合气 流速度流速度2.3 混合气流在水平管内的速度混合气流在水平管内的速度2.3.2 临界速度的确定：临界速度的确定：■■ 当当μμ≤2 时≤2 时）（气物物气临界smbvvCvρρμ2 . 1)01. 04(++⋅⋅=μμ——流出重量混合浓度流出重量混合浓度B ——按木材碎料的形状尺寸所取的系数，见下表按木材碎料的形状尺寸所取的系数，见下表C ——弯管及其它局部阻力处，物料运动速度降低而取的弯管及其它局部阻力处，物料运动速度降低而取的 系数。

车间吸尘装置，系数车间吸尘装置，C=1.1～～1.15；短距离的气力运输装；短距离的气力运输装 置置, C=1.05～～1.1 ；长距离的气力运输装置，；长距离的气力运输装置， C=1几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况 下下v物物 / v气气 的平均比值的平均比值物料类型物料类型v物物 / v气气 的平均比值的平均比值 （ μ（ μ <2））锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）0.90锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）0.85刨花类（细小的）刨花类（细小的）0.85刨花类（大片的）刨花类（大片的）0.80经过分选的工艺木片（长度小于经过分选的工艺木片（长度小于 35mm））0.65未经分选的木片（长度大于未经分选的木片（长度大于 35mm ））0.60木材碎料在水平管内稳定输送状态下的系数木材碎料在水平管内稳定输送状态下的系数b物料类型物料类型系数系数 b锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）7锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）8刨花类（细小的）刨花类（细小的）9刨花类（大片的）刨花类（大片的）10经过分选的工艺木片（长度小于经过分选的工艺木片（长度小于 35mm））11未经分选的木片（长度大于未经分选的木片（长度大于 35mm ））13）（）（气物临界smmCvρρμ2 . 14 . 0146. 01⋅⋅+⋅=■■ μμ≤5时≤5时物料类型物料类型C1m1锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）5.121.03锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）5.461.12刨花类（细小的）刨花类（细小的）5.471.18刨花类（大片的）刨花类（大片的）5.461.25一般的工艺木片一般的工艺木片6.151.30系数系数C1和和m11 Pa = 1/9.81 [千克千克/米米2]■■ 用单位面积的压力表示。

用单位面积的压力表示■■用液柱高度表示用液柱高度表示hAAhAFP⋅=⋅⋅==γγ常用水银柱（汞柱）高度表常用水银柱（汞柱）高度表3.1.1 压力的表示：压力的表示：（（压力有三种表示方法）压力有三种表示方法）3 混合气流管道输送系统的压力损失计算混合气流管道输送系统的压力损失计算3.1 管道中的压力分布管道中的压力分布■■ 用大气压表示用大气压表示1个物理大气压个物理大气压=10336 [千克千克/米米2]1个工程大气压个工程大气压=10000 [千克千克/米米2]标准空气的密度标准空气的密度ρρ=1.2千克千克/米米3三种单位换算关系为：三种单位换算关系为：1物理大气压物理大气压=10336 [千克千克/米米2]=10336[毫米水毫米水 柱柱]=760[毫米汞柱毫米汞柱] 1工程大气压工程大气压=10000[千克千克/米米2]=10000[毫米水柱毫米水柱]=736 [毫米汞柱毫米汞柱]相对压力相对压力——当计算压力以当地大气压为基准当计算压力以当地大气压为基准 算起时，称相对压力或表压力算起时，称相对压力或表压力真空度真空度——当绝对压力低于大气压力时，其低于当绝对压力低于大气压力时，其低于 大气压的数值称为真空度。

大气压的数值称为真空度工程上，压力可按以下三种方法计算：工程上，压力可按以下三种方法计算：绝对压力绝对压力——当计算压力以完全真空（当计算压力以完全真空（P=0）为）为 基准算起，称绝对压力，其值为正基准算起，称绝对压力，其值为正1点的压力高于当地大气压点的压力高于当地大气压2点的压力低于当地大气压点的压力低于当地大气压绝对压力基准绝对压力基准相对压力基准相对压力基准压压 力力直管中的压力分布直管中的压力分布0113.1.2 管道中的压力分布管道中的压力分布全压全压 = 动压动压 + 静压静压吸气段吸气段压气段压气段0真空线真空线大气压线大气压线静压线静压线全压线全压线全压线全压线静压线静压线动压线动压线H全全H全全H静静H静静H动动H动动H动动223344556677■■无论是吸气段还是压气段绝对全压值总是沿着无论是吸气段还是压气段绝对全压值总是沿着 气流方向降低；气流方向降低；■■某断面绝对全压表示该处总能量的大小，相对某断面绝对全压表示该处总能量的大小，相对 全压表明与大气压相比是不足还是过剩；全压表明与大气压相比是不足还是过剩；■■吸入段相对全压自入口比大气压越来越不足，吸入段相对全压自入口比大气压越来越不足， 这部分能量相当于消耗大气压的能量，不足部分由风这部分能量相当于消耗大气压的能量，不足部分由风 机补充；机补充；■■风机除补充吸入段能量不足外，还将这部分空风机除补充吸入段能量不足外，还将这部分空 气加压后送入压气段，以克服压气段管道阻力，将空气加压后送入压气段，以克服压气段管道阻力，将空 气送回大气并保持原有的大气压力。

气送回大气并保持原有的大气压力两根两根吸气管的并联汇合处，两管的相对静压相吸气管的并联汇合处，两管的相对静压相 等，相对全压一般不相等等，相对全压一般不相等（因为两管内气流速度存（因为两管内气流速度存 在差异使动压不同），但在汇合截面后方若干距离在差异使动压不同），但在汇合截面后方若干距离 处，气流速度会趋于相等处，气流速度会趋于相等压出管段的分叉处，两分叉支管截面上相对全压压出管段的分叉处，两分叉支管截面上相对全压 相等。