气力输送课件.ppt

1、气力输送原理气力输送原理气力输送气力输送原理原理理论理论常见常见问题问题概述概述常用常用术语术语1 1、目前采用较广泛的空气输送、目前采用较广泛的空气输送方式，都是建立在具有一定速方式，都是建立在具有一定速度的度的气流气流对物料颗粒作用的基对物料颗粒作用的基础上。础上。2 2、许多试验分析指出，用空气、许多试验分析指出，用空气输送物料时，输送物料时，紊流运动紊流运动Re4000Re4000是空气和物料混合物的主要运是空气和物料混合物的主要运动形式。动形式。一、气流状态及其对物料颗粒的作用一、气流状态及其对物料颗粒的作用空气绕过物料颗粒的状况空气绕过物料颗粒的状况第一节第一节 概概述述二、固体流

2、态化二、固体流态化 第一节第一节 概概述述1 1、上图演示空气以不同速度通过固体颗粒层时，固体颗粒层的上图演示空气以不同速度通过固体颗粒层时，固体颗粒层的状态发生的不同变化。状态发生的不同变化。2 2、当流体自下而上通过料层时，当、当流体自下而上通过料层时，当u u较低时，空气流只是穿过颗较低时，空气流只是穿过颗粒之间的空隙，颗粒静止不动，并彼此互相接触，这种状态的颗粒之间的空隙，颗粒静止不动，并彼此互相接触，这种状态的颗粒层叫粒层叫固定床固定床。3 3、随着、随着u u的增加，颗粒间隙随之增大。当流速增加到一定值时，的增加，颗粒间隙随之增大。当流速增加到一定值时，全部颗粒都刚好悬浮在空气流中

3、，空气对颗粒的作用力与其重力全部颗粒都刚好悬浮在空气流中，空气对颗粒的作用力与其重力相平衡，相邻颗粒间挤压力的垂直分量等于零，床层开始具有流相平衡，相邻颗粒间挤压力的垂直分量等于零，床层开始具有流体的特性，此种体的特性，此种“沸腾沸腾”状的床层称为流态化床，此种现象称为状的床层称为流态化床，此种现象称为流态化流态化。（此流速可称为。（此流速可称为临界流速临界流速）。）。4 4、当继续增大、当继续增大u u，床层的上界面消失，固体颗粒被气流夹带并被，床层的上界面消失，固体颗粒被气流夹带并被气流带走，这种状态叫做气流带走，这种状态叫做稀相流态化稀相流态化。第一节第一节 概概述述1 1、输送管道结构

4、简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。、输送管道结构简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。2 2、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损、飞扬量很少，环境卫生较好。、飞扬量很少，环境卫生较好。3 3、设备操作控制容易实现自动化。、设备操作控制容易实现自动化。4 4、输送量和输送距离较大，可以向高压端输送。、输送量和输送距离较大，可以向高压端输送。可可把输送和有些工把输送和有些工艺过程艺过程(干燥、冷却、混合、分选等干燥、冷却、混合、分选等)联合进行。联合进行。即环保、易实现化工自动化操作！三、采用气力输送的

5、理由三、采用气力输送的理由优点：优点：1 1、动力消耗较大、动力消耗较大.2 2、管道和供料器磨损过快。、管道和供料器磨损过快。3 3、输送的物料有限制，目前多用于输送、输送的物料有限制，目前多用于输送粉状物料粉状物料，不易输送潮湿，不易输送潮湿易黏结、怕碎的物料及高速运动时产生静电的物料。易黏结、怕碎的物料及高速运动时产生静电的物料。缺点：缺点：第一节第一节 概概述述u 能被液化的颗粒尺寸从小于能被液化的颗粒尺寸从小于1m到大于到大于6m，一般认为粒径分布一般认为粒径分布在在10150m之间的颗粒可最好地平稳流化（开成的大汽泡最少）。之间的颗粒可最好地平稳流化（开成的大汽泡最少）。大颗粒引起

6、不稳定，并导致节涌和大的波动。小颗粒（大颗粒引起不稳定，并导致节涌和大的波动。小颗粒（小于小于20m）即使是干燥的，常常形成固块、沟流。即使是干燥的，常常形成固块、沟流。u在流固系统或气液系统中，由于不均匀的流动，流体打开了一条阻在流固系统或气液系统中，由于不均匀的流动，流体打开了一条阻力很小的通道，形成所谓沟，以极短的停留时间通过床层。这种现象称力很小的通道，形成所谓沟，以极短的停留时间通过床层。这种现象称为沟流。为沟流。形成沟流会降低传质效率。形成沟流会降低传质效率。第一节第一节 概概述述 输送方式输送方式 气力气力 输送输送 机械输送机械输送 稀稀 相相密相栓密相栓流流带 式 输带 式

7、输送机送机振动输振动输送机送机斗式提斗式提升机升机螺 旋螺 旋输 送输 送机机 压 送压 送式式 吸 送吸 送式式 功率消耗功率消耗 kWh/(tm)0.002 0.3 0.03 1.0 0.001 0.02 0.0003 0.006 0.002 0.80.003 0.030.010.1 气力输送与机械输送的功率消耗比较气力输送与机械输送的功率消耗比较 气力输送相比机械输送功耗要大！气力输送相比机械输送功耗要大！第一节第一节 概概述述 一、固气比一、固气比第二节第二节 气力输送常用术语气力输送常用术语流过管道截面的物料与空气的流过管道截面的物料与空气的重量（或质量）流量比简称输重量（或质量）流

8、量比简称输送比或固气比，用送比或固气比，用表示。其表示。其是气力输送的关键参量，因一是气力输送的关键参量，因一旦选定固气比，即可通过输送旦选定固气比，即可通过输送量来量来计算所需的气量计算所需的气量。二、管内汽流流速二、管内汽流流速第二节第二节 气力输送常用术语气力输送常用术语空气量由固气比与输送量的关系算出以后，一旦选定管内的气流速度便可计算空气量由固气比与输送量的关系算出以后，一旦选定管内的气流速度便可计算输送管径输送管径u颗粒平均速度颗粒平均速度可以看出，气流的真实速度可以看出，气流的真实速度0总是大于气流的视在速度总是大于气流的视在速度。当管。当管道某一截面上物料增多时，物料占据的面积

9、增加，从而使气速增道某一截面上物料增多时，物料占据的面积增加，从而使气速增加，物料便加，物料便自动加速。自动加速。气流速度气流速度(或视在气流速度或视在气流速度)是气是气力输送另一个重要参量。但是由于力输送另一个重要参量。但是由于物料占据了管道一定的截面物料占据了管道一定的截面AS，而管道的截面积为而管道的截面积为A，则空气通过，则空气通过净面积净面积AP(A-AS)的的真实速度真实速度0要比视在气流速度要比视在气流速度为高。为高。三、管内混合物体比重三、管内混合物体比重第二节第二节 气力输送常用术语气力输送常用术语比重：比重：管内单位容积的重量，用管内单位容积的重量，用表示。表示。四、摩擦角

10、四、摩擦角第二节第二节 气力输送常用术语气力输送常用术语粉体物料的流动和输送时，要使颗粒移动，因此颗粒之间，颗粒与管壁粉体物料的流动和输送时，要使颗粒移动，因此颗粒之间，颗粒与管壁之间存在着摩擦作用。这个摩擦作用，特别是颗粒间的凝集作用和颗粒之间存在着摩擦作用。这个摩擦作用，特别是颗粒间的凝集作用和颗粒与管壁之间的附着作用，决定着颗粒移动的难易程度。与管壁之间的附着作用，决定着颗粒移动的难易程度。以能量的角度来以能量的角度来说，既是压力的损失说，既是压力的损失。自然自然休止角休止角粉体自上方漏斗中稳定下落时自然堆积成的物粉体自上方漏斗中稳定下落时自然堆积成的物料表面与水平面之间的夹角叫做自然休

11、止角。料表面与水平面之间的夹角叫做自然休止角。自然休止角是粉粒料本身的一种摩擦角。自然休止角是粉粒料本身的一种摩擦角。第二节 气力输送常用术语 五、沉积速度与噎塞速度五、沉积速度与噎塞速度1）水平管道内的沉积速度水平管道内的沉积速度当气体以足够高的速度在水平管内流动时，固体颗粒可以均匀地分散在整个管截面当气体以足够高的速度在水平管内流动时，固体颗粒可以均匀地分散在整个管截面上并随气体一起流动；上并随气体一起流动；气速下降，颗粒的运动速度减小，颗粒在管截面上的分布出现不均匀状态，管截面气速下降，颗粒的运动速度减小，颗粒在管截面上的分布出现不均匀状态，管截面的下部颗粒密度较大；的下部颗粒密度较大；

12、气速进一步降低，颗粒便会在管壁下部沉积出来。颗粒开始沉积出来时的气速称为气速进一步降低，颗粒便会在管壁下部沉积出来。颗粒开始沉积出来时的气速称为沉积速度沉积速度或最小携带速度，或最小携带速度，实际稀相输送时的气速必须大于沉积速度，一般大于实际稀相输送时的气速必须大于沉积速度，一般大于15m/s。第二节 气力输送常用术语 五、沉积速度与噎塞速度五、沉积速度与噎塞速度2）垂直管道内的噎塞速度垂直管道内的噎塞速度u当气体以较高速度在垂直管内向上流动时，固体颗粒均匀分散，颗粒在气体中的当气体以较高速度在垂直管内向上流动时，固体颗粒均匀分散，颗粒在气体中的比例较少；比例较少；u降低气速，颗粒的上升速度下

13、降，颗粒在气体中的密集程度增大；降低气速，颗粒的上升速度下降，颗粒在气体中的密集程度增大；u当气速降低到某一值，颗粒已不能分散在气体中而相互靠拢，汇集成柱塞状，形当气速降低到某一值，颗粒已不能分散在气体中而相互靠拢，汇集成柱塞状，形成腾涌，此时的气速称为成腾涌，此时的气速称为噎塞速度噎塞速度，是垂直管中稀相输送时气速的下限。，是垂直管中稀相输送时气速的下限。储仓储仓粉尘爆炸粉尘爆炸粘结性粘结性磨损磨损堵管堵管保持惰性环境保持惰性环境设计合理设计合理管材，工程设计，操作管材，工程设计，操作一、粘结性一、粘结性第三节第三节 气力输送应注意的几个问题气力输送应注意的几个问题气力输送时，物料在管壁内形

14、成粘附层会降低输送能力，严重时会形成气力输送时，物料在管壁内形成粘附层会降低输送能力，严重时会形成堵管。堵管。？影响粘附的主要因素有粒子之间的附着力及与固体与壁面影响粘附的主要因素有粒子之间的附着力及与固体与壁面之间的作用力有关，其中附着力主要有之间的作用力有关，其中附着力主要有静电引力静电引力、分子间分子间力力及及附着水分的毛细管力附着水分的毛细管力。在工程上主要通过控制管壁的。在工程上主要通过控制管壁的光洁度及输送速度来控制粘附。光洁度及输送速度来控制粘附。！在弯头和旋风分离器的内壁，由于离心力使冲击及及表面压在弯头和旋风分离器的内壁，由于离心力使冲击及及表面压力增高，所以容易产生粘附层，

15、在管路断面突然扩大处，或力增高，所以容易产生粘附层，在管路断面突然扩大处，或伴随有涡流的地方，由于气流速度降低，分离力减小，所以伴随有涡流的地方，由于气流速度降低，分离力减小，所以也容易产生粘附。也容易产生粘附。实际运行中灰的粘结实际运行中灰的粘结二、磨损二、磨损第三节第三节 气力输送应注意的几个问题气力输送应注意的几个问题在气力输送装置中，物料自始至终不断地与管壁、管件和部件相接触，在气力输送装置中，物料自始至终不断地与管壁、管件和部件相接触，这样就造成了部件的磨损。研究磨损的目的，在于这样就造成了部件的磨损。研究磨损的目的，在于提高管件使用寿命。提高管件使用寿命。刮削刮削颗粒以一定角颗粒以

16、一定角度冲击壁面时度冲击壁面时颗粒损失动能颗粒损失动能而刮削壁面，而刮削壁面，如图如图a)所示所示。压削压削颗粒以近似垂颗粒以近似垂直的角度冲击直的角度冲击壁面时，产生壁面时，产生压削压削磨损机理磨损机理a)d)-a)刮削刮削-颗粒以一定角度冲击壁面时颗粒损失动能颗粒以一定角度冲击壁面时颗粒损失动能而刮削壁面而刮削壁面 -b)开裂开裂-受颗粒冲击的壁面材料为脆性材料时，由受颗粒冲击的壁面材料为脆性材料时，由于局部产生裂纹而剥损。于局部产生裂纹而剥损。-c)疲劳疲劳 -韧性材料受冲击后，产生局部压入变形，韧性材料受冲击后，产生局部压入变形，经多次反复后，因疲劳而剥落。经多次反复后，因疲劳而剥落。

17、b)c)-d)剥落剥落 -韧性材料受冲击后，因局部升温而粘附韧性材料受冲击后，因局部升温而粘附于颗粒上，产生剥落损伤。于颗粒上，产生剥落损伤。粉体粉体含水量含水量粉体粒径粉体粒径及硬度及硬度速度速度应力应力粉体浓度粉体浓度4.浓度增加,磨损会加大,但当浓度达到一定限度由于粒子之间相互作用而减少5.粉体与壁面接触应力愈高时，磨损一般也愈厉害。尤其是在应力愈高时，压应力对磨损的影响更为显著。1.含水量在某一定的限度内增加时，由于促使钢铁材料氧化而使磨损加剧。但如超过此限度则因减小了机械摩擦，反而使磨损量明显下降2.颗粒粒径及硬度越大,磨损越大。3.颗粒速度是冲击运动的另一个参量。大量实验数据证实，

18、磨损量与颗粒速度成正比。影响影响磨损磨损因素因素三、粉尘爆炸三、粉尘爆炸第三节第三节 气力输送应注意的几个问题气力输送应注意的几个问题粉尘爆炸是指粉尘急剧地粉尘爆炸是指粉尘急剧地氧化氧化燃烧，同时产生大量的热和高压的现象。燃烧，同时产生大量的热和高压的现象。通常认为首先是一部分粉尘被加热，产生通常认为首先是一部分粉尘被加热，产生可燃性可燃性气体，它与气体，它与空气空气混合混合后，当存在一定温度的后，当存在一定温度的火源火源或一定能量的或一定能量的电火花电火花时，就会引起燃烧，由时，就会引起燃烧，由此产生的热量又将周围的粉尘加热（此产生的热量又将周围的粉尘加热（爆炸浓度爆炸浓度），产生新的可燃性

19、气体，），产生新的可燃性气体，这样就会产生爆炸的连锁反应。这样就会产生爆炸的连锁反应。四、粉体在料罐中的流动四、粉体在料罐中的流动第三节第三节 气力输送应注意的几个问题气力输送应注意的几个问题若粉体在料罐内能象水那样在不同高度上同时均匀地全部向下流动，如若粉体在料罐内能象水那样在不同高度上同时均匀地全部向下流动，如图图a)所示则称之为所示则称之为整体流整体流。如只在料罐的中心部分产生漏斗状的局部。如只在料罐的中心部分产生漏斗状的局部流动，而周围其他区域的物料停滞不动称为流动，而周围其他区域的物料停滞不动称为漏斗流漏斗流，如图，如图b)所示。漏所示。漏斗流减小了料罐的有效空间，流动不稳定，速度不

20、均匀，容易在罐内斗流减小了料罐的有效空间，流动不稳定，速度不均匀，容易在罐内“起拱起拱”。一、气力输送的类型一、气力输送的类型第四节第四节 气力输送理论气力输送理论 气力输送类型气力输送类型稀相输送稀相输送密相输送密相输送固气比在固气比在25以下以下（通常为（通常为0.15）。）。依靠气流的动能使依靠气流的动能使颗粒移动，颗粒呈悬浮颗粒移动，颗粒呈悬浮状态。状态。气速较高（一般为气速较高（一般为1530m/s）固气比大于固气比大于25固体颗粒呈集团状态。固体颗粒呈集团状态。伴随有上表层悬浮稀相伴随有上表层悬浮稀相输送。输送。输送量大，输送气速输送量大，输送气速小，对管道磨损较轻。小，对管道磨损

21、较轻。一、气力输送的类型一、气力输送的类型第四节第四节 气力输送理论气力输送理论奂压奂压稀相稀相输送输送正压浓相正压浓相输送输送（约（约480kg/m3)二、气力输送中颗粒的沉降与悬浮二、气力输送中颗粒的沉降与悬浮重力Fg；浮力Fb；曳力FDu垂直管道垂直管道u垂直管道中物体受力分析如图。垂直管道中物体受力分析如图。u当当Fg与与Fb和和Fd达到平衡时，物体将因达到平衡时，物体将因惯性作用而以等速向下沉降，这一速度惯性作用而以等速向下沉降，这一速度就叫做就叫做沉降速度（沉降速度（v沉）。沉）。u设沉降速度为设沉降速度为沉的物体，放在垂直向沉的物体，放在垂直向上的速度为上的速度为的均匀气流中，则

22、物体运动的均匀气流中，则物体运动的如果的如果=沉，则物体的绝对速度沉，则物体的绝对速度物物=0，即物体在气流中停在原处，既不上升，即物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。通常将这时的气流速度称为也不下降。通常将这时的气流速度称为物体的物体的悬浮速度悬浮速度悬悬。物体的悬浮速度在。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即数值上与沉降速度相等，即悬悬=沉。沉。u由此可见，由此可见，当物体处在大于其悬浮速当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动度的气流中时，则物体将被气流带动。二、气力输送中颗粒的沉降与悬浮二、气力输送中颗粒的沉降与悬浮u水平管道水平管道在水平管道内，由于气流的动力

23、方向同物料颗粒的重力方向垂直，其受在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，其受力情况很复杂，主要是紊流运动产生的垂直方向分力及玛格纽斯作用而与力情况很复杂，主要是紊流运动产生的垂直方向分力及玛格纽斯作用而与重力平衡。重力平衡。在实际的气力输送管道中，由于物料相互之间作用和同管壁之间的摩擦、在实际的气力输送管道中，由于物料相互之间作用和同管壁之间的摩擦、碰撞以及管道内气流的不均匀等多种原因，实际所需的气流速度远比物料碰撞以及管道内气流的不均匀等多种原因，实际所需的气流速度远比物料的悬浮速度为大。的悬浮速度为大。三、输送三、输送方式方式稀相输送稀相输送（只是只是）当输送气流速度大

24、时，粒子基本上接近于均匀分布，在气流中呈悬浮状态而被输送稀相稀相及及栓状输送栓状输送输送气速进一步降低，输送浓度大幅度提高，栓塞流动出现。沿着管道输送轴线方向，相间分布着密相形式的料栓和含有少量颗粒的气栓，料栓的运动几乎是靠管道静压推动的第四节第四节 气力输送理论气力输送理论稀相稀相及及移动床输送移动床输送当输送气速小于沉积速度时，随着输送气速的降低，水平管道底部粉体的沉积越来越厚，甚至超过了竖直方向上管道的1/2，这时管道上部的粉体仍将以悬浮态的形式流动，下部的粉体将沿着管道做缓慢的滑动。密相输送密相输送以上分析可以看出，密相输送同时伴有稀相输送，以上分析可以看出，密相输送同时伴有稀相输送，

25、但只有大于沉积速度时才能完全是稀相输送！但只有大于沉积速度时才能完全是稀相输送！四、粉煤高压超浓相气力输送四、粉煤高压超浓相气力输送uSHELLSHELL煤气化装置中，利氮气在高固气比条件下煤气化装置中，利氮气在高固气比条件下 ，将粉煤加压到约，将粉煤加压到约4.0MPa4.0MPa，连续地输送到气化炉中进行反应，而其产出合成气中氮气仅占约连续地输送到气化炉中进行反应，而其产出合成气中氮气仅占约4 4，如此，如此高的固气比（约高的固气比（约480kg/m3480kg/m3），已经远超传统气力输送领域，已经远超传统气力输送领域 50 50100kg100kgm m3 3的的范围。其输送特性及机理

26、也有所不同。范围。其输送特性及机理也有所不同。u管道内流动状态管道内流动状态管内几乎不存在分界面，有时甚至会出现局部粉煤几乎充满管道的状态。在流化气量偏小时，管底粉煤个别时刻处于静止或极低速滑动状态，粉煤输送完毕时管底会粉煤层，再想使这层静止的粉煤流动就必须 加大吹扫气量，否则易造成粉煤因缺乏动力而堵塞管道。四、粉煤高压超浓相气力输送四、粉煤高压超浓相气力输送u输送原理输送原理u粉煤在流化罐内经过充分流化后粉煤在流化罐内经过充分流化后,利用利用流化罐内增压气压力与输送管道内输送气流化罐内增压气压力与输送管道内输送气压力之差和粉煤自重向输送管道内输送粉压力之差和粉煤自重向输送管道内输送粉煤。煤。

27、?罐内粉煤罐内粉煤为什么为什么要流化要流化?四、粉煤高压超浓相气力输送四、粉煤高压超浓相气力输送u当粉煤处于一个带多孔板的流化罐中，气体穿过多孔板进入罐内并当粉煤处于一个带多孔板的流化罐中，气体穿过多孔板进入罐内并穿过料层时，在一定的气流速度下，气流的动能把固体颗粒悬浮起来。穿过料层时，在一定的气流速度下，气流的动能把固体颗粒悬浮起来。这时，颗粒间彼此稍有分离，并且可以前后左右移动，而移动所消耗这时，颗粒间彼此稍有分离，并且可以前后左右移动，而移动所消耗的能量要比未被流化时所消耗的要小得多。这是因为粉粒料被流化后，的能量要比未被流化时所消耗的要小得多。这是因为粉粒料被流化后，呈现出液体的特性。呈现出液体的特性。u若不采用流化态，罐出口质量流量小，速度小。为了达到需求的质若不采用流化态，罐出口质量流量小，速度小。为了达到需求的质量流量，要用更多的输送气的来实现，即增加气体流速来实现，这样量流量，要用更多的输送气的来实现，即增加气体流速来实现，这样又会增加磨损。而在设计时只能通过增加输送管径来实现更多的输送又会增加磨损。而在设计时只能通过增加输送管径来实现更多的输送量，增加投资。量，增加投资。THANKYOU