第二章 气力输送系统压力损失计算

2.3 混合气流在水平管内的速度 2.3.1 启动速度与临界速度 启动速度：物料在水平管道内开始沿管底滑动 时的气流速度。 临界速度：使物料在水平管道内达到稳定的浮 游流动所要求的最小气流速度，通常也称最适合气 流速度
2.3.2 临界速度的确定：
■ 当μ≤2 时
v临界
v气 1.2 m = C ⋅ (4 μ ⋅ + 0.01ρ 物 + b) （ ） s v物 ρ气
G物
ρ气 μ'= = = =μ⋅ Q气 G气 G气 ⋅ ρ物 ρ物 ρ气
Q物
μ—— 流出重量混合浓度 Q物—— 单位时间内通过输送管道截面的物料的密实体积流量（m3/s） Q气—— 单位时间内通过输送管道截面的空气的体积流量（m3/s）
ρ物
G物 ⋅ ρ 气
ρ物与ρ气 ——物料及空气的密度（kg/m3）
工程上，压力可按以下三种方法计算： 绝对压力——当计算压力以完全真空（P=0）为 基准算起，称绝对压力，其值为正。 相对压力——当计算压力以当地大气压为基准 算起时，称相对压力或表压力。 真空度——当绝对压力低于大气压力时，其低于 大气压的数值称为真空度。
压 力 相对压力基准
绝对压力基准
1点的压力高于当地大气压 2点的压力低于当地大气压
2.1 输送状态： 1、悬浮流：气流速度大，物 料在管内接近均匀分布，呈悬 浮状态输送。 2、底密流：越接近管底，物料分布越密，但没有 停止，物料粒子一边作不规则的旋转与碰撞，一边 被输送前进。 3、疏密流：气流速度再降低，成为疏密不均的流 动，也有一部分粒子在管底滑动，但没有停滞。这 是物料粒子作悬浮流动输送的极限状态，
+ m1 ⋅ ρ 物 ） ⋅
0.4
1.2
ρ
（m ）
气
s
系数C1和m1 物料类型 锯屑类（细微的，呈木粉状） 锯屑类（大粒的） 刨花类（细小的） 刨花类（大片的） 一般的工艺木片
C1 5.12 5.46 5.47 5.46 6.15
m1 1.03 1.12 1.18 1.25 1.30
3 混合气流管道输送系统的压力损失计算
水平管道中发生的集团流，在垂直管道中就分散成为 疏密流。从粉体的形成过程可见，当水平管道较长时， 就容易产生集团流，其大小也与水平距离成正比。
总结：管道输送速度不变的情况下，混合浓度比越 小，粒子悬浮流动效果越好，否则相反。因为混合 比大时，所需的气流速度也大。这是因为混合比大 时，各个粒子很难受到同样的气流作用力，往往使 一部分粒子产生停滞或沉降。
3.1.2 管道中的压力分布
1 0 2 3 4 5 6 7
1
0 2 3 4 5 压气段
H动 H动
6
7
全压线 静压线
吸气段
动压线
H静 H全
大气压线
H全
全压线 静压线 H动
H静 真空线
直管中的压力分布
全压 = 动压 + 静压
■ 无论是吸气段还是压气段绝对全压值总是沿着
气流方向降低；
■ 某断面绝对全压表示该处总能量的大小，相对
为提高气力输送装置的技术经济指标，必须合 理提高输送的混合浓度。输送量一定时，混合浓度 高，则所消耗的气流量少，当管内气流速度一定 时，气流输送管直径减小。但是气流输送管的管径 不能太小，否则容易引起物料在管内堵塞。 车间木屑气力吸集装置：吸气支管的直径一般 不小于100mm；木片气力运输装置的输送管道直 径不小于150mm，对于输送距离较长时，直径不 小于200mm
速度不变的情况下，如果继续增大输送量，粉粒堆积现象 更严重，运动速度减小，与管壁接触部分的粉体便失去浮力而 在管内产生滑动现象。这种现象再急剧发展，即继续增大输送 量，粉尘就处于堆积状态，这时只能靠空气静压来推动粉体前 进，这种流动称为停滞流（集团流）。继续增大输送量，就会 形成部分流和柱塞流，只有靠粉体团前后的空气压差来推动前 移。集团流、部分流和柱塞流，力的作用方式以及与管壁的摩 擦等与悬浮运动时根本不同。集团流发生在水平管或与其 相近的倾斜管中，这是因为管中的粉粒体没有浮力的缘 故；在垂直管道中，只要是连续输送，粉粒体的浮力被 空气阻力的一部分所补偿，所以不会形成集团流。因此在
= （G物/G气）·（v气/v物） = μ ·（v气/v物） v物 ——管道内物料的运动速度（m/s） v气 ——管道内空气的运动速度（m/s）
将μ值代入上式：
μ0 =
G物 v物 Q气 ρ气 ⋅ v气
分析：若v物 = v气 ，则 μ0= μ ，即实际重量混合浓 度等于流出重量混合浓度。但是，在气流输送管道 中，气流速度总是大于物料运动的速度，且当两相进 入稳定输送阶段后， v物/ v气比值一般是固定的，气流 运动速度总是超前。所以，实际重量混合浓度μ0总是 大于 流出重量混合浓度μ 。
1.2 实际重量混合浓度（μ0）
单位长度的输送管段中，物料的重量与空气重量之比。
μ0 = Gm / GB
Gm ——单位长度的输送管段中，物料的重量（kg/m） GB ——单位长度的输送管段中，空气的重量（kg/m） 另外μ0还可以表示为：
μ0 = Gm / GB = （G物/v物）/（G气/v气）
另外混合浓度的提高还会受到风机风压的限 制，因为当管道直径及气流量一定时，混合浓度 增加，混合气流的流体阻力增大。 工程计算中经常采用实际重量混合浓度，因为 其更能真实反映气力输送管道系统中各管段内混 合气流的运动状况（考虑到各管内物料运动速度 的变化）
1.3 体积混合浓度(μ’)
单位时间内，通过输送管道截面的固体物料 密实体积流 量与气体流量之比。
第二章 气力输送系统压损计算
1 混合浓度
定义：在气流输送管道中，利用气流输送散碎物料，空气与 物料形成混合气流。固体物料量与空气量的比值称为混合浓 度（混合比、料气比、输送比）
1.1 流出重量混合浓度（μ）
单位时间内通过输送管道截面的固体物料重量与空气重 量之比。
μ=
G物 G气
=
G物 Q气 ⋅ ρ气
几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况 下v物/ v气的平均比值 物料类型 锯屑类（细微的，呈木粉状） 锯屑类（大粒的） 刨花类（细小的） 刨花类（大片的） 经过分选的工艺木片（长度小于 35mm） 未经分选的木片（长度大于 35mm ） v物/ v气的平均比值 （ μ <2） 0.90 0.85 0.85 0.80 0.65 0.60
体积混合浓度值很小，在实用上不方便。例如 当μ = 0.5，对于一般的木材碎料（ ρ物 =600kg/m3），若ρ气= 1.2kg/m3，则
ρ气 1.2 1 μ'=μ⋅ = 0.5 × ≈ ρ物 600 1000
说明当μ = 0.5，输送1m3密实体积的木材碎 料，大约需要1000m3的空气
2 混合气流在水平管段内的运动
木材碎料在水平管内稳定输送状态下的系数b 物料类型 锯屑类（细微的，呈木粉状） 锯屑类（大粒的） 刨花类（细小的） 刨花类（大片的） 经过分选的工艺木片（长度小于 35mm） 未经分选的木片（长度大于 35mm ） 系数 b 7 8 9 10 11 13
■
μ≤5时
0.46
v临界 = C1 ⋅ μ （
4、停滞流：大部分粒子失去悬浮能力，停留在管 底，使该处截面变窄，气流速度增大，在下一瞬 间又把停滞的粒子吹走。这样粒子边走边停，呈 现不稳定的输送状态。 5、部分流：当v过小时发生 6、柱塞流：堆积的物料充满了输送管，依靠空气 的压力能输送。 要保证水平管道中粒 子全部悬浮流动，必须要 有足够的气流速度，而合 理选择气流速度十分重要。
G 物 —— 单位时间内通过输送管道截面的 物料重量（kg/s） G 气 —— 单位时间内通过输送管道截面的 空气重量（kg/s）
Q气 =
G物μ ⋅ ρ气源自m3 ） （ s ρ气—— 空气密度（kg/m3）
Q 气 —— 单位时间内通过输送管道截面的 空气体积流量（m3/s）
在木材工业中，流出重量混合浓度最大可以达 到8，当μ= 2～4较合理。车间内或厂区内的木材 碎料气力运输装置，μ= 1～2也能获得较好的效果。 在实用的木材碎料气力运输装置中，往往μ= 0.3～ 0.7，这不够经济，但有时可以满足工艺上的要求。 国外用于运输木片的气力运输装置μ= 2～6。 对于车间木屑气力吸集装置，为了吸净机床排 出来的碎屑，必须同时吸进大量的空气，所以其 工作浓度很低，通常μ≤ 0.2。
全压表明与大气压相比是不足还是过剩；
■ 吸入段相对全压自入口比大气压越来越不足，
这部分能量相当于消耗大气压的能量，不足部分由风 机补充；
■ 风机除补充吸入段能量不足外，还将这部分空
气加压后送入压气段，以克服压气段管道阻力，将空 气送回大气并保持原有的大气压力。
两根吸气管的并联汇合处，两管的相对静压相 等，相对全压一般不相等（因为两管内气流速度存 在差异使动压不同），但在汇合截面后方若干距离 处，气流速度会趋于相等。 压出管段的分叉处，两分叉支管截面上相对全压 相等。
μ——流出重量混合浓度
B ——按木材碎料的形状尺寸所取的系数，见下表 C ——弯管及其它局部阻力处，物料运动速度降低而取的 系数。车间吸尘装置，C=1.1～1.15；短距离的气力运输装 置, C=1.05～1.1 ；长距离的气力运输装置， C=1
几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况 下v物/ v气的平均比值 物料类型 锯屑类（细微的，呈木粉状） 锯屑类（大粒的） 刨花类（细小的） 刨花类（大片的） 经过分选的工艺木片（长度小于 35mm） 未经分选的木片（长度大于 35mm ） v物/ v气的平均比值 （ μ <2） 0.90 0.85 0.85 0.80 0.65 0.60
3.1 管道中的压力分布 3.1.1 压力的表示：（压力有三种表示方法）
■
用单位面积的压力表示。 1 Pa = 1/9.81 [千克/米2]