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倾斜管气力输送系统可行性分析

文章出处:厚德机械 人气: 发表时间:2017-10-21
  气力输送系统通常只规定了低的输送起点和高的受料终点,两点间可以根据周围状况有不同的管道路线布置,但总的不外乎两种方式,即:水平+垂直,水平+倾斜。长期来人们主要从几何学的观点出发,认为倾斜管较可取,因为管道较短,因而能耗就少些,而水平+垂直的布置不仅管道较长,且弯管的压损可能更大。然而采取倾斜管道布置仅对单相流而言可取,这是因为直管段较短和弯管的弯曲角度较大,使能量损失小。气—固两相流的本质不同于单相流,不管是气固还是液固混合流,当采取倾斜管段时,已证实对能耗的影响甚至出现最不利的情况。

  不推荐采用倾斜管道布置方式的理由,从理论上可以解释。在水平管中,气流速度必须克服阻力、重力及物料粒子再卷入到气流中的力。在垂直管中,为了提升料粒,气流速度必须克服的不仅是阻力与重力,因而所需气速较水平管的为低。但倾斜管却要求最大速度来输送物料,因为气流速度除了必须克服水平管中所有的力之外,还要克服物料粒子在倾斜面上向下滚动或滑落的力。最新的试验研究结果表明,以倾斜管总压降与水平管总压降之差作为倾斜角度的函数,画出的曲线有最大值,而且随料气比加倍,此倾斜管总压降与水平管总压降之差值的最大值也几乎以相同的倍数增加。若按倾斜管压降对水平管压降之比作为倾斜角度的函数,则比值从水平流动时的1.0增大到临界倾角时的1.5~1.6。

  其他研究也证实,当管道从水平逐渐向上倾斜,倾斜角度在60°~70°时出现最大压降,此时的倾角成为临界倾角。此值还同料性有关。根据实验:一般当倾角在15°~80°时以倾斜管考虑;大于此上限的以垂直管考虑;小于此下限的以水平管考虑。安全的管道布置设计准则则是应尽量采取水平+垂直路线。对于向下倾斜管道的压损,一般均未予考虑。因为物料受重力作用,近乎向下自动滑落或下落,而且这种情况实际很少。最近的研究指出,物料对管道压降所起的作用,在向下倾斜管中是与纯空气流产生的压降方向相反,测出的管道总压降要小于纯空气流的,这种现象称为“压力回复”。将“物料使压降减小/静压头作用预期的减小”之比称为“压力回复比”,在所有情况下此比值均大于1,并随着物料破碎增多而增大,也随气速加快而增大。当设计长的下降坡度管道时,气速越高,压损实际上越小。因此,通过向下倾斜管道输送,可以得到显著的压力回复,这与相同长度的水平管相比,意味着能耗大为减少。