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· 混合比
混合比系指在單位時間內(nèi)輸送的原料質(zhì)量與同一時間內(nèi)通過該管道的空氣質(zhì)量之比,用m表示。m值的選定受著風機性能、物料特性、輸送條件等多方面因素的制約,它是一個涉及輸送裝置經(jīng)濟性和工作可靠性的重要參數(shù),在設(shè)計時宜綜合各種有關(guān)因素慎重選定。
實際上,m值往往需經(jīng)反復試算和調(diào)整才能最后確定。一般低真空吸送裝置使用的m值范圍在1~8之間,我們一般取m=5.5。
· 輸送空氣速度
通常每種物料都存在一個能保證顆粒呈懸浮狀態(tài)正常輸送的最低風速,稱為安全輸送空氣速度或經(jīng)濟速度,用va表示。
如選取的輸送速度比安全速度高得多,則裝置雖然能安全的輸送物料,但系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力損失太高,功率消耗增大,并且還會加劇管系(如彎管及其連接的水平管底壁磨損),引起物料的破碎。反之,如選取的氣流輸送速度低于安全速度,則容易形成脈動流,此時壓力損失也會急劇增高,而且管 道極易發(fā)生堵塞,導致系統(tǒng)不能正常使用,在實際工程計算中,我們一般取va=18m/s。
對于大約90%的氣流輸送,25m/s的氣流速度是足夠的。對物料不超過880kg/m3和顆粒體積不大于2.0cm3時,上表中氣流速度是可用的。物料大于880kg/m3,但小于1360kg/m3時,上表中氣流速度增加5m/s;對于密度在1360 kg/m3-1840 kg/m3時,上表中氣流速度增加10m/s;物料大于1840kg/m3和顆粒體積大于2.0cm3時,氣流速度應(yīng)由實驗測定。
· 空氣流量
輸料管起始段輸送物料所需的空氣流量Qa(m3/min)可以按下式計算:
Qa=(G/60)/m/γai [2-1]
其中: G—— 輸送原料重量 (kg/h)
m—— 混合比
γai—— 標準狀態(tài)下的空氣比重(1.2 kg/m3)混合比
輸送方式
混合比m
吸引式
低真空
1-8
高真空
8-20
壓送式
低壓
1-10
高壓
10-40
流動輸送
40-80
· 輸送料管管內(nèi)徑
輸送料管管內(nèi)徑Dai可以按下式計算:
Dai= [2-2]
其中: Qa——空氣流量(m3/min)
m—— 混合比
va——空氣輸送速度(m/s)
· 空氣管壓損
空氣管壓損ΔPai可以按下式計算:
ΔPai=λai×(Lai/Dai)×(γai/2/g)×va2 [2-3]
其中:λai——管摩擦系數(shù),取0.03
Lai ——空氣管長(m)
Dai——空氣管內(nèi)徑(mm)
γai——標準狀態(tài)下的空氣比重(1.2 kg/m3)
va——空氣輸送速度(m/s)
注:λai=K(0.0125+0.0011/ Dai) 其中:光滑管K=1.0,焊接管K=1.3 舊焊接 K=1.6
· 加速損失
原料在輸送的初速度可視為0,借輸送空氣之加速到一定速度所產(chǎn)生的壓力損失大致可用下式表示:
ΔPac=(c+m)×(γai/2/g)×va2 [2-4]
其中:c——常數(shù),約1~10,一般取c=3
m—— 混合比
γai——標準狀態(tài)下的空氣比重(1.2 kg/m3)
va——空氣輸送速度(m/s)
注:C是取決于粉粒體供給方法的常數(shù),約1~10,連續(xù)穩(wěn)定供料取小值,間斷或從吸嘴供料取大值。
· 輸送管相當長度
為了計算輸送管中的壓力損失,先將傾斜管、鉛垂管及彎頭換算為相當長度的水平直管,可表示如下:
Leq=Lh+kθ×Lθ+kv×Lv+n×N×Dai [2-5]
其中:Leq—— 輸送管相當長度
Lh—— 水平管長度
kθ—— 斜長管換算系數(shù),由實驗決定
Lθ—— 斜管長度
kv—— 垂直管換算系數(shù),由實驗決定, 一般取kv=1.5
Lv—— 垂直管長度
n—— 彎管數(shù)
N—— 彎管換算系數(shù),由實驗決定, 一般取N=100
Dai—— 輸送料管管內(nèi)徑Dai
· 輸送管中的壓力損失ΔPm
原料輸送在直管部分的壓力損失ΔPm是對只流空氣時的壓力損失ΔPa乘上實驗求得的系數(shù)α(壓力損失比),即:
ΔPa=λa×(Leq/Dai/2/g)×va2×γai [2-6]
ΔPm=α×ΔPa=(1+βm)×ΔPa [2-7]
α及β值取決于原料的物理性質(zhì)、輸送管的內(nèi)徑、輸送空氣速度等,在同一條件下,α值略正比于混合比m,一般取β=0.45,λa=0.1555(假設(shè)值)。
· 除塵裝置的壓力損失ΔPsep
除塵裝置的壓力損失值取決于除塵裝置的種類和構(gòu)造,在中央集中輸送系統(tǒng)中,若輸送原料中含有較多粉塵,則需要加裝旋風除塵器,旋風除塵器壓損一般在1000~2000Pa,工程計算時取1500Pa。
在輸送系統(tǒng)末端,目前采用木質(zhì)纖維過濾器為核心的除塵過濾裝置,壓力損失一般取4000-7000Pa。
· 高壓真空風機真空度P(真空風機的余裕風量為5%,壓力為10%)
高壓真空風機最大吸引真空度P必須大于系統(tǒng)壓力總損失ΔP值。
P>ΔP=ΔPai+ΔPac+ΔPm+ΔPsep [2-8]
· 高壓真空風機選型實例
[例] 試求PVC顆粒以300kg/h的輸送量在水平80m,垂直5m,5個90°彎頭的管路中輸送時的空氣壓力及風量。
設(shè)混合比m=5.5,空氣比重γai=1.2kg/m3,輸送空氣速度va=18m/s,由式(2-1)得Qa=(G/60)/m/γai =0.76m3/min,由式(2-2)得Dai==0.03m,考慮長距離輸送,為了安全起見,故選用外徑為50.8mm(2.0”SUS201)管,取管壁厚1.2mm,此時Qa=1.986m3/min。設(shè)kv=1.5,n=5,N=100,由式(2-5)得Leq=Lh+kθ×Lθ+kv×Lv+n×N×Dai=89.92m≒90m。
假設(shè)空氣管長度及管徑與輸送管一致,則空氣管的壓力損失由式(2-3)得 ΔPai=λai×(Lai/Dai)×(γai/2/g)×va2=1106mmaq;加速損失由式(2-4)得 ΔPac=(c+m)×(γai/2/g)×va2=254mmaq;輸送管中的壓力損失由式(2-7)得ΔPm=(1+βm)×λa×(Leq/Dai/2/g)×va2×γai =2051mmaq;設(shè)除塵裝置總壓ΔPsep得700mmaq。則合計壓力損失由式(2-8)得 ΔP=1106+254+2051+700=4111mmaq。真空風機的余裕風量為5%,壓力為10%,則Qa=2.085m3/min,P=4522 mmaq。
馬達功率(KW)=(P×Qa)/(60×100×η)=(2.085×4522)/(60×100×0.6)=2.6KW (設(shè)η=0.6)
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