一种创新的气力输送

颧捌　静　关振民　我们研制了一种新的吸送式气力输送实验装置　为丁提　高气力输送的生产率与固气混台比，在供料器内径　Ｌ　Ｅｌ引＾　压绾空气．提高了供料器内的真空度，从而使物料更加充足、　均匀地进＾供料器内。经实验证明．新气力输送不但原理上获　得成功，而且与原气力轱送对比较果良好　生产率与固气混台　比大幅度提高。　一觥　缩空气经孔Ｅｌ高速进＾供料器内　靠孔Ｅｌ射流抽引周围气体　的功能．来提高供料器内的真空度，　而促进更多的物料被吸　＾和起动起来。　、新气力输送原理　孔口　颗粒物科　图２引＾压缩空气的供料器原理示意　根据可压缩气体的伯努利方程理论．绝热流动中任　截　可　１供料器５障尘器蕊　３分离器赣抖管　４料仓　面上所具有的压力能、动能与内能之和为一常数。或者说三种　能量之间可以互相转化，但其和则保持不变　由于　Ｌ　Ｅｌ过流截　面面积小．压缩空气流速大　则压力将碱小，并使其达到供料　图１　暇送式气力输送装置　器内的气体环境压力　这里的气体环境压力为１个大气压。由　于压缩空气经过　Ｌ　Ｅｌ后压力减小幅度较大．使气流速度相当　２输料曾６风机７压力分布图　原吸送式气力输送装置如图１所示。它是采用风机从整个　管道系统中抽气，使管道内的气体压力低于外界大气压力而　处于负压状态，从而使气体和物料形成的馄音体从供料器被　暇＾输料管内，输送到卸料地点时，物料由分离器经料仓卸　出．含尘空气则通过脒尘器除尘后经风机排＾大气中。吸送式　气力输送装置具有物料易教吸＾、无粉尘飞扬、供料器简单、　供料点条件要求低等优点，但是它物料吸＾、起动较困难，造　成生产率与固气混台比较低，从而导致动力消耗大、物料易　碎、管道易磨损。　吸送式气力输送装置之所　固气混台比较低，在很大程　度上是因为供料器内空气真空度较小，物料不易被吸＾和起　动起来，从而不能保证充足、均匀的供料。由图ｌ中的压力分布　图可　看出，供料器内空气压力接近大气压，真空度趋近于　高。孔口喷出的高速气体，形成射流。射流中形成一个负压场，　负压场使射流具有抽引周围气体的功能　从而提高　供料器　内的空气真空度，使物料充足、均匀地进人供料器内。　为了将新气力输送原理从理论上进一步阐述透彻，这里　就压缩空气孔Ｅｌ流动参数计算方法和　Ｌ　Ｅｌ射流的抽引现象产　生机理．分别阐述之　１．压缩空气孔口流动参数计算方法　在图２中按压缩空气流动方向依次取０－－０截面、１－１截　面＝孔Ｅｌ前压缩空气管道截面或容器截面比　Ｌ　Ｅｌ的截面大得　多．即可视０一Ｏ截面处于流动的滞止状态，其压缩空气流速　０，绝对压力为Ｐｏ，密度为ｐ。，绝对温度）ｇＴ。；孔Ｅｌ　ｌ一１截面的　总面积为Ａ．，绝对压力为　，密度为ｐ．，绝对温度为Ｔ　，平均流　速为＂．。　零　因此，要想提高供料器内的空气真空度，　促进较多的物　料被吸＾和起动起来，单靠原吸送式气力输送装置本身是无　能为力的。　新气力输送　原吸送式气力输送为基础，在供料器内引　＾压缩空气＝引＾压缩空气的供料器原理示意如图２所示．在　１－－ｌ截面处紧贴供料器内壁的圆周上，均布设置４个孔Ｅｌ，压　这里的压缩空气流动流速较高．远远大于热量的传递速　度，固而均按绝热过程处理。　列０一Ｏ截面和１－１截面的伯努利方程：　Ｋ　ｐｏ．　＿Ｋ　４－　…………………．．ｆ】１　Ｋ一１　ｐｎ　Ｋ—ｌ　ｐｌ　２　式中：Ｋ一绝　指数，它是气体的定压比热与定容比搏的比值，　维普资讯 http://www.cqvip.com

对空气Ｋ＝１－４。图３射流的卷吸与搀混原理ｐｎ截面０—０上气体的绝对压力．Ｐａ。ｍ、截面ＯＯ上气体的密度，ｋｅ．／ｍ￣，Ｐ．一截面１—１上气体的绝对压力．Ｐａ＝ｐ．截面１—１上气体的密度．ｋｇ／ｍｓ。＂．一截面ｌ１上孔１２１出口平均流速，ｍ／ｓ。（２）射流横断面上的流速分布为由轴心向外呈现一个速度梯度．射流的等建图是一簇同心圆。由于动量交换，使射流周围带Ａ气体与射流本身气悼的速度平均化了。随着射程的增加．平均化不断进行，促使射流速度逐渐减小。［３）按照伯努利方程不难推论：在射啻苋区内随着射流速度的逐渐碱小．静压力将逐渐增大。射流区内随着射程的增加．负压将逐渐过度到环境状态的压力。压缩空气孔口出口１—１截面上的动压ｐ．ｖ．１，２具有一定的动力效应．它除ｆ克服射啻苋空间的局部压力损先外，还有一部分可用来转换为静压力，当孔口出口动压大于空间的局部压力损先时．则诙耻射流内出现ｐ．０－：“ｆｐｌｒ。ｐｎｌｐｎＪ由式（１）与式（２）得：ｖ，：…………………………（…………………………Ｌ２）。Ｊ＼／告罟【１－ｃＰ￣／Ｐｏ，早ｊ。。…＿，，（４）‘１０Ｉ负压，当孔口出口气流速度＂．值越太，则诫射流内出现负压值即真空度也越太。那末此时射流具有的抽引周围气体的功能也越强．从而物料也就根容易进＾供料器内．井随之悬浮、起动起来。尔后物料被吸送式气力输送装置沿输料管吸送至舟式（３１表明，｝Ｌ口出口平均流速ｖ．只取决于压缩空气Ｏ—Ｏ截面上的压力ｐ。、密度ｐ０和ｌ一１截面上的压力ｐｆ。Ａ＝！‘……………………・……・……一离器内。式中：Ａ．孔口ｌ一１截面的总面积，一。二、新气力输送实验１宴验装置的主要设备技术参数。新气力输送实验装置如图１所示．它是一台吸送式气力输送装置．安装上如图２所示的供料器。其装置的主要设备技术参数为：ｃ１）风机采用９１９型№５离心通风机．其全压范围为５６９７Ｐａ一５３２３Ｐａ．风量范日为１６１０ｍ３／ｈ～３１６６ｍ’／１１．风机进口管Ｑ．一压绾空气的流量，ｍ３／ｓ。２．孔口射流的抽引现象产生机理。压缩空气经孔口向供料器内的空间喷出，形成气体射流。这里的气体射流视为不受限面的自由射流。（Ｉ）当｝Ｌ口出口气流速度较大．射流流动呈紊啻苋状岳时．叫做紊流射流。这里的压缩空气孔口出口平均流速ｖ．很高，雷道上安装有调节风量的阔门．以蛹节输料管内的风速。电机功率为７５ｋＷ。诺数很太．属于紊流粗糙管区。紊流中气体微团不但具有轴向速度．而且具有横向脉动速度。由于紊流的横向脉动作用，在射流周围形成如图３所示的许多波浪式小旋涡．波峰部分（Ａ）的静压太于渡咎［Ｂ）的静压。周围的空气从各个方向被卷吸而连＾射流内。这种现象叫做射流的卷吸与搀混现象。射啻苋的卷吸与搀混作用．引起射流与周围气体之问的质量与动量交换。（２）辅料管采用透明有机玻璃管，其内径为￣７２ｍｍ。（３）供料器内的压缩空气由２Ｖ＿＿ｏ．２／ｌＯ—Ｃ型空压机提供．其空压机的排气量为０．２ｍ￣／ｍｉｎ．吸气压力为常压．排气压力为ＩＭＰａ，电机功率为２．２ｋｗ。２．压缩空气与孔口参数的选择，从而引起与带动周围气体流动，把周围气体抽引带＾到射流中．在射流中形成一个负压场。因此，射流的内部与射流外部周围气体的静压并不相等．射流横断面上的等压线是由轴心向外静压逐渐增大的同心四。负压场使射流具有抽日ｌ周围气（１）压缩空气参数选择确定选定空压机贮气罐内即图２中Ｏ一０截面上的压缩空气绝对压力Ｐｏ＝ｌ７ｘ９８１００Ｐａ．压缩空气啻苋量Ｑ１＝０２ｍ３／ｍｉｎ＝０００３３３ｍ３／ｓ。体进Ａ射流的能力。抽引带人的周围气体，随同射流一起运动．促使射流的流量、横断面积沿射程ｘ方向不断增加，形成了供料器内即图２中ｌｌ截面上的压缩空气绝对压力Ｐ．＝９８１００Ｐａ。取贮气罐内压缩空气绝对温度Ｔｏ＝３０３Ｋ。根据气体状态方程求出图２中０—０截面上的压缩空气密度卧：Ｐｏ—再蛊＝面（一１研；１．７ｘ９；８缅缅一一１００一＝１．９２ｋｇ／ｍ３＝式中Ｒ——气体常数，对于空气Ｒ＝２８７根据式（３）求出图２中ｌ—ｌ截面上｝Ｌ口出口平均流速１Ｊ．：ｖ。＝＼／告鲁［－一旧，％；半ｊ维普资讯 http://www.cqvip.com

＝Ｖ等等２９１．７６ｒｒｌ，０【１－ｌｉ器‰Ｊ告：（２）Ｏ、ｍ为按公式计算出的数据。Ｑ＝－３６００４Ｄ：ｖ＝９００＂￣Ｄ：ｖ…一・…一一……（６）＝（２）孔口参数确定根据式（４）求出阿２中孔口１ｌ截面的面积Ａ．：”南……………………．ｃ’’Ａ：鱼：一０．００３３３：ｆ１００００１１４ｍｚ．式中：ｐ——输料管叶１平均空气密度．ｋｇ／ｍ。。取ｐ＝１１５ｋｓ／ｍ、＝‘”．２９ｌ７６在图２＊９１一ｌ截面处紧贴供料器内壁的圆周上．均布设置４个｝Ｌ口．其每个孔口直径ｄ．与孔口截面的总面积的关系为：原气力输送：Ｑ＝９００，ｘ＇ＤＺｕ＝９００ｘ３ｔ４￣００＇７２２ｘ１３５６＝１９８６５ｍ３／ｈ。ｍ＝。詈正＝Ａ．品＝１ｐＱ．．．１。５ｘ’粥１９’８ｊ６５－ｌＩ）５＝新气力输送：０＝９００ⅡＤ～＝９００ｘ３１４ｘＯ．０７２一×１４４３２１１４０ｒｎ¨／ｈ．廿Ｖ等…………＿Ｉ＿＿ｃ５）式中：ｄ、——珂．口直径．珈。小Ｖ等＝Ｖ。，ｒ０．００，川００１１４＝０．００，，ｍ＝１．９ｍｍ圆整后取ｄ＝２ｔａｒｏｔ“。Ｄ。ｌ二Ｑ＝ｌ１。５埘ｘ２１‰＿１ｌ面。’４。．‘１’ｍ＝由表１得出结论．新气力输送比原气力输送生产率提高ｒ４２．９％，固气混合比提高了３４３％。我们对新气力输送的研究与实验仅仅是初步的成功．尚有许多问韪、诸如对多种物料的实验问题，有关技术参数的叵配问韪等，均需要今后进一步探讨：３．实验效果。（１）新气力输送的原理实验由于新气力输送是一种创新的气力输送，对其原理需要实验验证。首先将供料器置＾物料堆（小麦）中．接着开动空［作者通联：洛阳市第一师范学校４７１０３９］压机．使贮气罐内保持１７ｘ９８１００Ｐａ的绝对压力．并向供料器内输送２ｍ３／ｍｉｎ的压缩空气。尔后开动风机，并调节阀门控制气流速度．使输料管内的物料正常输送。经宴验定性观察到．物料太量涌人供料器内，井随即悬浮、起动起来．沿输料管顺利流畅输送．不会产生掉料现象，生产率与固气混合比明显提高。这充分证明新气力输送原理成功。（２）两种气力输送的对比宴验实验物料为散装小麦。原气力输送实验比较简单．首先将供料器置人散装小麦堆中．尔后开动风机．并调节阀门控制气流速度，使输料管内的物料在最低风速下正常输送．待工作状态稳定后测量记录下有关数据。新气力输送的实验程序与方法，如上面原理实验中所述。但在测量记录有美数据时，要使工作状态稳定在最低风速下正常输送状态。其两种气力输送实验测定数据如表】所示。