农产品气力输送装置及原理

一、气力输送装置的特点和类型1、用途：送粉、细粒物料，利用空气流在管道内输送。2、优点：设备简单，占地面积小，密封性好（粉尘少），自动化程度及生产率高，有利于安全生产，输送距离长，布局灵活。缺点：动力消耗大，零部件磨损快，不易输送湿度、温度高的物料，噪音大。3、种类：§４气力输送装置①吸气式气力输送装置（利用气流的负压吸力）12341．风机2．分离筒3．关风机4．吸嘴粉尘物料气流从闭风机卸出由风机口排出吸嘴吸管分离筒分离成气流物料优点：不同地点取料，集中一点卸料。②压气式气力输送装置（利用气流吹力）优点：从一个地方向多个地方供料。152341．风机2．关风机3．分离筒4．排气口5．料斗物料关风机输送管道风机气流物料分离筒气、尘物料卸料口排气口气、尘气流物料吸嘴管道分离筒1料风机吸口闭风机压气输送管道分离筒2气、尘排出料卸料口③混合式气力输送装置（吸力和吹力）工作过程：工作时，吸嘴从料堆中吸取物料，料进入第一分离筒后将料分成三部分：空气、粉尘、物料；物料从分离筒的排料口排出，经过关风机进入输送管道，空气、粉尘从排气口排出，经过风机的负压口从正压口排出，继续输送物料，将物料送到第二分离筒，由第二分离筒将料分成三部分：空气、粉尘、物料；物料从分离筒的排料口排出。空气、粉尘从排气口排出。123456混合式气力输送装置（吸力和吹力）1．排气口2．分离筒Ⅱ3．分离筒Ⅰ4．关风机5．风机6．吸嘴优点：不同位置卸料，不同取料，距离长。分类二、气力输送的基本概念1、沉降速度：粒子从静止状态开始，在流体中自由下落，最终达到均匀等速的沉降，这一临界速度称为粒子的沉降速度Vf。Ws的作用加速运动；f阻力增大；当Ws=f时，均速运动。2、悬浮速度：沉降速度为Vf的粒子，受速度为Va的垂直向上的均匀气流作用，而粒子的绝对速度为0时，此时气流速度Va称为悬浮速度。Vf＝Va但方向相反。不同物料有不同的悬浮速度。aassfcgdV343、输送量：单位时间内输送物料重量称为输送量。Gs(kg/h)。4、输送物料的气流速度V(m/s)保证可靠输送同时考虑经济性。V过大动力消耗大，磨损大V过小堵塞实际输送气流速度取悬浮速度的1.5－3倍。V=(1.5－3)Va§４气力输送装置FsWsVa§４气力输送装置物料颗粒在水平管内颗粒群的运动状态有以下情况：①当气流速度很大时，颗粒全部悬浮，均匀地分布在气流中，呈悬浮状态；②当气流速度降低时，一部分颗粒会沉积在管的下部，但没有落在管壁上，整个截面上部颗粒稀，下部颗粒密集，此称为两相流动状态，即悬浮输送的极限状态；③当气流速度进一步降低，将有部分颗粒从气流中分离出来，沉积管壁上向前滑动，或停止移动产生积堆，形成小砂石，而向前推移，即为团快流。④当气速再降低形成柱塞流。从上述分析可知要达到完全悬浮状态运输，必须有足够的气流速度。但过大的气流速度也没有必要，因为这样将产生很大的运输阻力，动力消耗大。所以气流速度也不能太大。1、均匀流2、管底流3、疏密流4、停滞流5、部分流6、柱塞流5、输送浓度比（混合比）μs单位时间内输送物料重量Gs与所需空气重量Ga之比称输送浓度比。μs=Gs/Gaμs过大堵塞过小不经济吸气式气力输送装置粉料时μs＝0.5－3粒料时μs＝4－14压气式气力输送装置μs＝40－80三、气力输送装置的主要部件作用：把物料供入输料管中，并形成合适的物料与空气的混合比。㈠吸嘴──供料器固定式移动式（吸嘴）①固定式接料器为诱导式接料器料从侧面进入，空气从上、下孔进入混合②移动式(吸嘴)料、气从下吸入口吸入，上口补充空气§４气力输送装置１）单管吸嘴⑴直口管吸嘴此种结构简单，压强损失较大，补充空气无保证，当插入料堆后，补充空气口易被堵塞。⑵喇叭口吸嘴其阻力损失较直口的小，可用转动的调节环，调节二次空气入口。⑶斜口吸嘴对吸引颗粒物料性能好，适用于吸取残留在角落的物料。⑷扁口吸嘴适于吸取粉状物料，吸嘴口角上的四个支点使吸嘴与物料间保持一定的距离，以便补充空气进入。２）双筒形吸嘴是由入口处呈喇叭形内筒和可上下调节的外套筒组成。改变内外筒下端的相对高度来调节效率。物料和大部分空气经吸嘴的底部进入内筒，补充空气经内外筒间的环形空间从吸嘴内外筒下部端面之间的间隙导入内筒（改变下端两端面的间隙可以调节补充风量的大小，以获得最好的输送效果。3）固定式受料嘴（又称为喉管）主要用于车间固定地点的取料。物料的下料量可以通过改变挡板的开度进行调节，挡板的开度可采用手动、电动或气动操作。主要有Y型、L型、γ型等固定式和诱导式。㈡旋转加料器（在真空输送系统中用作卸料器，在压力输送系统用作加料器）其结构如图。作用：将管内的正压或负压与大气隔离，达到进料和卸料目的。主要由圆柱形的壳体及壳体内的叶轮组成。壳体两端盖密封。壳体的上部与加料斗相连，下部与输料管相通。壳体装有带叶片的转子，当叶轮由电动机和减速器带动旋转时，物料由上部料斗送入旋转的叶轮的空腔内，随后转至下部流进输料管而被压送。为了提高格腔内的装满程度，壳体上装有在格腔将转至料斗之前把格腔内的高压空气从均压管引出。结构：它由叶轮和外壳组成。固叶轮上有一定数量的凹槽，用于填充饲料，当物料充满凹槽，转过180°后，料卸出，在压气式（正压）上装一个逸气管，起减压作用。工作过程：工作时，当叶轮转动，在关风机上方时，由于凹槽空间较小，瞬间压力平衡，饲料排入凹槽，当转到下方时同样能在瞬间达到压力平衡使饲料从出口排出。当关风机用作压送式供料时，在外壳一侧有一排气管，以逸出凹槽内的高压空气，以免影响充料。要求为了减少漏气量，叶轮工作时从入口到出口一侧应保持有两片以上的叶片与壳体内壁相贴，以形成一个迷宫式的密封腔。叶轮与壳体间的贴合间隙要尽量减小，一般为0.20--0.40mm。为防止叶片被异物卡死，常在进料口设有防卡挡板。转速的确定：当转子叶片的圆周速度在0.5m/s以下时,供料量与速度成正比；速度在0.5m/s供料能力最大；当速度大于0.5m/s时，则供料能力反而下降（因为转数太快，叶片其了密封作用即物料来不及落入叶片间的格内），所以一般都在供料量与速度成正比的范围内使用。旋转加料器的供料量为:V=60×q×n×ηv[m3/h]式中:q---转子旋转一周理论上排出物料的最大体积，既全部格腔的几何容积.ηv---容积效率，一般为0.75--0.85。适用范围：旋转式供料器广泛应用于中、低压的压送式气力输送装置中，它具有一定的气密性，适用于输送流动性好、磨擦性小的粉状、小块状的干燥物料。旋转式供料器亦称闭风器，在吸引式输送装置中又可做卸料器使用。这时，它安装在分离器的下部，使物料从分离器卸出，并防止空气进入分离器。㈢输送管道及管件：用于提升物料和组成网络。㈣卸料器：用于分离空气和物料（1）重力式卸料器：有三角箱、容积式等三角箱卸料器：其特点是结构简单，分离效果好，体积大，适合分离不易破碎的物料。㈤分离器为把物料颗粒从空气流中分离出来，须采用分离器。常用的分离器有容积式和离心式两种。1、容积式分离器原理：是利用容器的有效截面积突然扩大使空气流速大幅度降低，物料因重力作用从气流中沉降而分离，并从下部的卸料器排出。特点：容积式分离器的结构简单、制造方便、工作可靠、压力损失小，但尺寸很大。2、离心式分离器（旋风分离筒、分离筒、集料筒、沙克龙）离心式分离器的作用原理：是当双相流（悬浮粒子与空气）从切向导管进入分离器后，将沿分离器的内壁作旋转运动，此时它们将受离心力、重力和摩擦力的共同作用，因固体物料受摩擦力大，故其旋转的速度逐渐变小，而贴分离器的内壁下沉到底部被排出；而此时气流所受摩擦力小，速度降低的少，在旋转下落时又受到锥体的折射作用而反折向上，作回旋上升运动，形成内层的上旋气流（称为气芯），最后由顶部排气管排出，即完成气物分离。其中，直径较小的颗粒或粉末常在未达到器壁前就被卷入上旋气流中而从顶部被排出。离心分离器的结构如图：它是由圆筒部分、切线导管和排气管及下部开有卸料口的圆锥体所组成的。特点：结构简单、没有转动部件、尺寸较小、分离效率较高的气固分离设备。适用范围：它不适于潮湿粘结性物料。影响其分离效果和压力损失的因素：主要有进气速度和分离器的几何尺寸。作用：将气料分离。型号表示：排风管的直径与圆筒直径之比乘100（Ｄ排/D筒）。60型――二者比为0.638型――二者比为0.3855型――二者比为0.55通用型为60型、55型比值小→除尘好→压损失大。㈦风机气力输送中的动力设备作为气力输送系统气源的风机是系统最重要的设备。系统的工作效率、容量、经济指标等在根大程度上都取决于风机的正确选择与操作管理。分类：根据结构分轴流风机、离心式风机。根据排气压力分高压（3～15kPa）中压（1～3kPa）低压（小于lkPa）罗茨风机、离心式（自学）对压送式气流输送常用的风机有：离心式鼓风机（风压小、风量大、结构简单、制造方便，应用广）和罗茨鼓风机（其作用原理、结构与齿轮泵相似，即两个转子方向相反，一侧吸气，一侧排气）。对于低压式即风压低于0.5大气压时，采用罗茨鼓风机或涡轮鼓风机；对高压式即风压为1--7大气压时，采用往复式空气压缩机。对吸引式气流输送常用：水环真空泵、往复式真空泵。对低真空即1000mm水柱时，采用通风式鼓风机，高真空在5000mm水柱之内，采用罗茨式风机、水环、往复式真空泵等。四、气力输送装置的计算１、所需风量QQ=G/μr(m3/h)r－空气容重：r=1.2kg/m3G－输送装置生产率(kg/h)μ－浓度比：物料与空气重量比，粉μ＝0.5－3；谷μ＝2－5Q求出后再加上10－20%漏风量。原则：在设计气流输送装置时，首先要知道被输送物料的性质和形状、最大输送量、输送的起点和终点；然后定出输送方式；选用适当的气流速度和混合比，算出所需的空气量；依此计算管径；根据管路布置，算出阻力损失；然后再根据空气量和总压头损失选择风机。vQd360042、输送管道内径dvQd36004∵πd2v/4(m3/s)=Q/3600(m3/s)Q－风量m3/hV－气流速度V=12－22m/s3、气流速度的确定气流速度的正确确定是十分重要的。因为速度过大，能量消耗大，增加管路磨损；气流过小，保证不了颗粒的悬浮状态，易造成管路的堵塞。具体数据尚需用实验的方法确定或根据经验选取。一般气流输送其气流速度大于2-3倍的颗粒悬浮速度。某些物料的悬浮速度值及推荐用的气流速度见表。绝大多数的气流输送用25m/s的气流速度就足够了。4、混合比的确定单位时间内通过管道截面的物料质量与空气质量的比值，称为混合比（m）。=设计时如无实验数据和可靠资料，可参考下列数据。1、依输送方式确定m值输送方式压力范围m值低真空吸送-0.2以下1--10高真空吸送-0.2---0.510--30低压压送0.51--10高压压送1—710--50GGm物vFG气物ρ36005、影响混合比的因素：•混合比对设备费用和操作费用影响很大。混合比大，生产能力大，耗费低，但易堵塞管路和增加阻力损失，需较高压力的空气。•混合比受物料性质的影响。如松散物料可用较大混合比，潮湿、结块物料或粉状物料可用较小的混合比。•混合比又与输送方式有关系。如吸送式用较小的混合比，压送式可选大一些。6、压力损失①通过接料器的压力损失H接＝ξ接rv2/2g(kg/m2)ξ接－接料器的局部阻力系数，吸嘴为1.7－3；诱导式为0.67.r－空气容重kg/m3；v－输送速度m/s②空气加速物料的压力损失H加＝iG(kg/m2)G－输送量（吨／小时）；i－单位加速压损（查表）③摩擦损失H摩＝Rl(1+kμ)(kg/m2)R－纯空气通过时单位管长的压力损失(kg/m2)查表l－管长；μ－重量浓度比；k－阻力系数④弯头的压力损失H弯＝ξ弯rv2(1+K弯μ)/2g(kg/m2)ξ弯－纯空气通过弯头的局部阻力系数（表）K弯－物料通过弯头的阻力系数（表）⑤恢复输送速度的压力损失H弯＝i弯G(kg/m2)i弯－弯头中的单位加速压损（表）⑥气流将物料提升到一定高度的压力损失H升＝1.2