第二章 气力输送系统压力损失计算

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）
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，
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
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
= （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 。
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
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物来自百度文库
G物 ⋅ ρ 气
ρ物与ρ气 ——物料及空气的密度（kg/m3）
2.2 混合浓度与输送状态的关系 当管道中输送速度为一定，能使粉尘粒子大致 均匀分布呈悬浮流动形态，称为悬浮流。在速度不 变的情况下，随着输送混合比的增大，即粉尘量的 增大，粉尘在管道中的运动呈现出层状悬浮，即上 部的密度小而底部的密度大，称为底密流。继续增 大粉尘的输送量，就会产生疏密流，这时流动不稳 定，粉尘粒子分布疏密不匀，管内压力产生脉动现 象，由于粉体易密集在管底附近，使这部分的运动 速度减小，而上部的速度增大，所以密集的粉体群 易作为一个整体团转动前进。
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
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
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 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]
■ 用液柱高度表示。
F γ ⋅h ⋅ A P = = = γ ⋅h A A
常用水银柱（汞柱）高度表
■
用大气压表示。
1个物理大气压=10336 [千克/米2]。 1个工程大气压=10000 [千克/米2]。 标准空气的密度ρ=1.2千克/米3 三种单位换算关系为： 1物理大气压=10336 [千克/米2]=10336[毫米水 柱]=760[毫米汞柱] 1工程大气压=10000[千克/米2]=10000[毫米水柱] =736 [毫米汞柱]
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
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
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。
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
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
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。
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。
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
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 （
+ 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
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。