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第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计3.2.2气卸散装粉罐汽车总体结构与设计1．典型总体结构粉罐汽车的总体型式分为单车型(见图54)和列车型(见图53)两大类。列车型包括半挂型和全挂型两种。第3章罐式汽车结构与设计半挂型除牵引车和半挂车外，罐体及其它专用装置与单车型总体结构基本相同。罐体可以是立式罐，也可以是卧式罐，通常带有气源。全挂型的全挂车底盘上的罐体及其它专用装置与单车型总体结构也基本相似，但不带气源系统，通过罐体上设置的外接气源接头，在到达目的地后，外接地面气源卸料。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计2．专业性能和主要参数的确定（1）卸料速度和剩余率粉罐汽车的主要专业性能指标是指平均卸料速度和剩余率。粉罐汽车卸料时，所卸下的粉料质量与卸料时间的比值称为平均卸料速度。卸料作业完毕后，罐内剩余粉料的质量与粉罐汽车额定装载质量的比值称为剩余率。这两个参数反映了粉罐汽车卸料作业的效率和经济性，也是评价粉罐汽车设计水平的重要指标。第3章罐式汽车结构与设计为了正确地评价和比较平均卸料速度和剩余率，一般在如图3～60所示状态下，规定:卸料水平距离5m;卸料垂直高度15m;卸料管内径100mm;压缩气体流量4～8m3／min，压力196kPa；上述条件下进行测量。这种状态叫做标准状态。第3章罐式汽车结构与设计平均卸料速度；由下式计算：第3章罐式汽车结构与设计卸料时间是指打开卸料阀卸料开始至卸料完毕关闭卸料阀为止的一段时间。一般在罐内压力上升到额定工作压力Pe时打开卸料阀，到卸料接近结束，罐内压力下降到0．1Pe时关闭卸料阀。平均卸料速度一般值参见表3—5。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计平均卸料速度与粉罐汽车的结构，压缩空气压力和流量等因素有关，由卸料管内固气二相流的浓度和速度决定。固气二相流的浓度亦称混合比，有质量浓度和体积浓度之分，质量浓度是指单位时间内通过输送管道有效截面的粉料质量与气体质量之比，即：第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计（2）工作压力粉罐汽车气力卸料时压缩空气应有一定的工作压力，用来满足粉粒体和气体流动需要的压力降和流态化过程产生的压力损失，这些压力损失包括：气流在管道沿程或局部的压力损失;气流透过流态化装置的压力损失;粉粒体的透气压力损失;固气两相流的加速压力损失;摩擦压力损失，悬浮压力损失等。第3章罐式汽车结构与设计若工作压力过小，平均卸料速度降低，易产生堵塞。工作压力过高又会造成能源浪费，罐体壁厚增加，空压机、管道、阀门等的质量也要增加。通常工作压力只需略大于卸料过程中各种压力损失之和即可。一般粉罐汽车的额定工作压力为196kPa，只有当长距离、高浓度输送时才采用大于196kPa的卸料工作压力。第3章罐式汽车结构与设计（3）压缩空气流量压缩空气流量应满足三方面的要求：一是能实现粉料流态化;二是管道输送顺利;三是平均卸料速度合乎要求。1)压缩空气流量与粉料流态化的关系如前所述，透过气体分布板的气流速度应满足下式粉料才会产生流态化，亦即压缩空气流量必须符合下式要求。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计2)压缩空气流量与管道输送要求对于管道气力输送，一般认为，只要输送气流速度大于粉粒体的悬浮速度Vt时，粉料就能顺利输送。但在粉罐汽车卸料的实际条件下，一方面由于粉粒体与罐壁之间以及粉粒体之间的碰撞、摩擦和粘附作用；另一方面由于输料管中气流速度分布不均匀，所以粉罐汽车要实现稳定气力输送，管内气流速度要比粉粒体的悬浮速度大几倍，甚至几十倍。第3章罐式汽车结构与设计粉罐汽车卸料时，可采用水平输送或垂直输送。在水平输送中，粉粒体将要沉积下来不再参与悬浮输送的极限状态时的气流速度，称为沉积速度，用Vs表示。实践表明，当管内气流速度Vm≥(1．1～1．3)Vs，就不会产生粉粒体沉积堵塞，称这个Vm为水平输送安全气速。在垂直输送中，粉粒体到某一高度停滞不动称为噎塞，此时的气流速度称为噎塞速度，用Vh表示。一般沉积速度大于或等于噎塞速度，第3章罐式汽车结构与设计所以通常用沉积速度或水平输送安全气速Vm来选取气流速度，可用下式确定压缩空气流量。第3章罐式汽车结构与设计3)压缩空气流量与卸料速度从式13看出，卸料速度与压缩空气流量Q成正比。对于一般粉罐汽车来说，二相流的混合比所能达到的最大值受罐内流态化装置和气力输送条件的限制，故增加Q值是提高卸料速度的有效途径。表5列出了部分粉罐汽车的Q值。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计3.2.3粉罐汽车罐体总成结构与设计1．罐体结构特点目前常用的罐体有卧式罐体、立式罐体和举升式罐体。前两种罐体的支承座与汽车车架紧固联接，举升式罐体的支承座与车架为铰接。如果卧式罐的罐体由圆柱体和两个封头构成，流态化装置为单向倾斜，称为内倾卧式罐；第3章罐式汽车结构与设计如果罐体中间段为圆柱体，前后段为锥台(正锥台或斜锥台)，两端是封头，流态化装置为双向倾斜(组合式)，则称为双锥内倾卧式罐，目前常采用这种型式罐体。下面对立式罐和卧式罐作一简要介绍。第3章罐式汽车结构与设计（1）立式罐体总成结构及工作原理立式罐体总成典型结构如图61所示，由封头、圆柱筒、锥筒和法兰焊接成罐体壳，上部有进料装置、平台;罐底有球冠形气室，用法兰、螺栓与罐体壳联接。支承座焊接在锥筒部，固定于汽车车架上，支承罐体。卸料时粉料从出料管8排出，为下排式卸料。图62为立式罐体卸料原理简图。第3章罐式汽车结构与设计卸料时，压缩空气经进气管6到气室7，穿过流态化装置进入粉料的颗粒之间，使粉料流态化。当罐内压力上升到196kPa时，打开出料阀4，粉料在罐内的压力作用下经出料管3排出。罐体下部的锥筒母线与水平面的夹角等于或大于粉料的安息角，使粉料在重力作用下不断滑至出料管吸口而被吸入管内排出，此为上吸式卸料。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计（2）卧式罐体总成结构及工作原理双锥内倾卧式罐体是流态化式气力卸料罐体的典型结构，如图3—63所示。罐体由中间圆柱筒4、两段锥筒5和封头6焊合而成，上部开设进料口3，焊有工作平台2，下部与底架1焊合。罐内有滑料板7，多孔板8和气体分布板9组成的流态化装置。第3章罐式汽车结构与设计图3—64为卧式罐气力卸料原理简图。卸料时，压缩空气经进气管10进入气室7，穿过流态化装置11后到达粉料颗粒之间，使粉料流态化；当罐内压力上升到196kPa时，打开卸料阀4，粉料在罐内压力作用下经卸料管3排出。此为上吸式卸料。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计2．罐体容积计算罐体总容积包括有效装载容积、扩大容积和气室容积三部分(见图65)，即：第3章罐式汽车结构与设计(1)总容积V总容积为罐体壳(单壳)所包容的体积。现以双锥内倾卧式罐体为例，总容积为圆柱筒体容积、直角斜锥简体容积和封头容积之和，即：第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计椭圆形封头由半个椭圆体壳和一段短圆柱简体组成。两端封头容积相等。则：第3章罐式汽车结构与设计(2)有效装载容积有效装载容积指用于装载粉料的罐内容积，用下式计算：第3章罐式汽车结构与设计(3)扩大容积由于粉料的内摩擦力，进料口的数目、位置等原因，装料时粉料不能充满罐体上部的所有空间；粉料在流态化过程中空隙率要增加，上界面升高，装料时也需留出这部分空间。在上部留出的空间称为扩大容积，按下式确定：第3章罐式汽车结构与设计(4)装载容积有效装载容积与扩大容积之和叫做装载容积，即气体分布板和滑料板以上的罐内容积。(5)气室容积第3章罐式汽车结构与设计3.进料装置进料装置由进料口盖、密封圈、锁紧装置和进料口等组成。按密封方式可分下列三种：外压密封式、内压密封式、双重密封式。(1)外压密封式外压密封式是用机械锁紧力将进料口盖、密封圈、进料口锁紧，使罐内有一定压力的固气混合物不能外泄。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计（2）内压自封式图69为内压自封式进料装置。上盖板5与球面料口盖6焊成一体，安装在进料口座上，由固定销轴8和活动销轴3固定。密封圈4有唇状边的一侧与球面料口盖6贴合，卸料时在罐内气压作用下，密封圈唇边紧压在球面料口盖上，形成环状密封带，罐内气压越高，贴合越紧，进料口密封越好。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计（3）双重密封式双重密封式是由上述两种密封型式的组合，设有两道密封，密封更为可靠。由于结构较复杂，通常用在对密封性要求较高的剧毒品、易燃品、易爆品的粉罐汽车上。第3章罐式汽车结构与设计4．出料装置、卸料软管和卸压装置（1）出料装置出料装置现有上吸式和下排式两种型式。1)上吸式出料装置上吸式出料装置具有卸料平顺，吸嘴高度可调，不易产生堵塞的特点，目前应用较广。吸嘴1置于流态化床的上方(见图64)，嘴口与流态化元件的距离可在30～70mm内调节，通常调整为50mm，然后用调节螺母2锁定。第3章罐式汽车结构与设计出料弯管3的曲率半径应不小于管径的7倍，以减小输送粉料的阻力。二次风套管(见图3—70)紧接蝶阀4。当打开二次风球阀时，压缩空气进入二次风套管形成环状压力风，可用来疏通卸料管，或改变卸料浓度，提高卸料速度。在出料装置末端装有快速接头，便于与卸料软管连接。常用的有钩手快速接头(见图71)和旋转式球面快速接头(见图72)。第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计第3章罐式汽车结构与设计2)下排式出料装置图73为下排式出料装置，具有结构简单，维修方便等优点，但易产生堵塞。出料口开设在罐体下部中央的多孔板和罐体壳上，与出料管的一端焊接。其它结构与上吸式出料装置基本相同。第3章罐式汽车结构与设计