气力输送技术

第四章气力输送技术

气力输送是利用一定速度的空气使散粒物料在管道中沿

着指定路线运动的一种输送方式。从十九世纪末开始，即运用于港口船舶的卸粮作业。到二十世纪四十年代，开始应用于粮食加工厂车间内部，并获得迅速的发展。

第一节气力输送的基本原理

一、沉降速度与悬浮速度

散粒物料在气流中运动时，沉降速度和悬浮速度是它的最基本性质。

当直径为d的球形物体从静止状态在空气中自由下落时，由于受到重力的作用，下落速度将愈来愈快，同时，物体受空气的阻力亦逐渐增大。当物体的自重G以及物体在空气中受到的浮力P和阻力R，按下列关系达到平衡时，即；

G—P＝R

则物体将因惯性作用而以等速γ沉向下沉降，这一速度就叫做沉降速度。

在上式中: ( )

R=CS =C

式中: γ物、γ气——物体和空气的比重

g——重力加速度

S——物体在运动方向的投影面积，亦叫迎风面积

C——物体以沉降速度运动时的阻力系数

物体的沉降速度为：

γ沉=

设沉降速度为ν沉的物体，放在垂直向上的速度为ν的均匀气流中，则物体运动的绝对速度ν物将为：

γ物=γ-γ沉

此时，如果ν=ν沉，则物体的绝对速度ν物=0，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物体的悬浮速度ν悬。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即ν悬=ν沉。由此可见，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。

在垂直管道中，气流动力同物料重力处在同一直线上。要使物料能与气流同向运动，则气流的速度必须大于物料的悬浮速度。所以，悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。但是，物料在管道中的运动十分复杂，受着多方面因素的影响;同时，被输送物料的形状通常是极不规则的，所以，各种物料的实际悬浮速度需要通过实验来确定。

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，因而共悬浮和运动状态更为复杂。在选择气流速．度时，通常仍以垂直管道内的悬浮速度为依据。部分谷类物料的悬浮速度见表

表部分谷类物料悬浮速度参考值

名称v悬（米

/秒）

名称

v悬（米

/秒）

名称

v悬（米

/秒）

在实际的气力输送管道中，由于物料相互之间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的悬浮速度为大。

二、管流中物料颗粒的运动状态

（一）物料颗粒在垂直管道中的运动状态

在垂直输料管道中，物料颗粒的重力方向与空气动力的方向处于同一垂直直线上，但方向相反，只要气流的速度大于物料颗粒的悬浮速度，物料颗粒就会随气流向上运动。但在紊流气流中，因有与流向相垂直的分量存在，管道内的气流

速度又是不均匀的，物料颗粒的形状通常也不规则，且物料相互间或与管壁间相互碰撞产生旋转，致使物料颗粒的运动呈不规则的曲线上升状态。在垂直输料管中，物料颗粒在管道内的分布基本是均匀的。

（二）物料颗粒在水平管道中的运动状态

在水平输料管道中，物料颗粒的重力方向与空气动力的方向相垂直，空气动力对物料的悬浮不起直接作用，但物料颗粒仍然能被悬浮输送，这是因为在气流水平动力的作用下，产生了以下几种悬浮力来对抗重力，如图所示，从而使物料被悬浮。

1.垂直方向上的分速度产生的作用力（图1）。

2.处在管底的物料颗粒，其上下部因速度不同形成的静压差而产生的作用力。（图2）。

3.物料颗粒周围的环流与管内气流共同作用形成的升力（图3）。贴近管底的物料，在气流的推动下向前滚动，由于流体具有粘性，颗粒周围的空气便被带动，形成环流。颗粒上部的环流与气流的速度方向相同，叠加后速度增大；颗粒下部的环流与气流的速度方面相反，叠加后速度减小；这样，颗粒的上下部因速度不同而产生静压差，从而产生对颗粒的升力。

4.颗粒的形状不规则，受到的推力在垂直方向的分力（图4）。

5.颗粒相互间或与管壁碰撞受到的反作用力在垂直方向

的分力（图5）。

在上述悬浮力的共同作用下，物料在水平管道中悬浮并随气流被输送。

在水平输料管中，物料颗粒群受管道内气流速度大小的影响，呈现以下六种运动状。

1.悬浮流：管道内输送气流的速度较大时，物料基本上处于均匀分布状态，物料颗粒在气流中呈悬浮状态输送。

2.底密流：管道内输送气流的速度减小时，越接近管底处，物料的分布越密集，但没有出现停滞。物料颗粒一面作不规则的旋转、碰撞，一面被向前输送。

3.疏密流：管道内输送气流的速度进一步减小时，物料在水平管道内呈疏密不均匀的流动状态，部分物料颗粒在管底滑动，但没有停滞。

4.停滞流：随着管道内输送气流的速度再次减小，大部分的物料颗粒失去被气流的悬浮，停滞在管道底部。此时，管道的局部区段因物料积聚而使管内断面变小，气流速度在该区段增大，使停滞的物料重新被吹走，形成停滞、积聚、吹走相互交替的不稳定输送状态。

5.部分流：管道内输送气流的速度过小时，气流就失去对物料的悬浮能力，物料颗粒堆积在管底，气流在上部流动。堆积的物料表面，有部分颗粒在气流的作用下作不规则的移动，同时堆积层也随着时间作沙丘移动似的流动。

6.柱塞流：当部分流也不能实现时，管道即被堵塞，物料呈柱状间隔充满管道。由于物料柱前后的压缩空气存在压力差，物料就依靠静压差的推动而被输送。

第二节气力输送装置的基本形式

根据设备组合情况的不同，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式和混合式三种基本形式。

一、吸气式气力输送装置

上图所示为固定式码头吸粮机，它是吸气式气力输送。装

置的一种形式。

从图中可以看出，物料的输送都是在风机的吸气管道一侧

进行。

当风机7开动后，在风机的吸气管道内造成一定的负压。这时，在管道外面的空气，就被大气不断地压入管道。与此同时，物料也被空气带动通过吸嘴1进入管道2，并被输送至卸料器3。在卸料器中，物料和空气分离，然后从卸料器底部的关风器4排出。空气则经除尘器5和6净化后进入风机，然后排人大气。或再经一道除尘器二次净化后再排人大气。这种输送方式的特点是；

1．可以从几处同时吸取物料，输送到一处集中。

2．适宜于堆积面广，或装在低处深处物料的输送。

3．只要有空气吸入口，就能很容易地把管道伸入到一

些狭窄的地方(如料斗下部)，吸取物料进行输送。

4．在输送过程中，没有灰尘飞扬，供料口可以敞开，

供料和输送可以连续进行。

5．由于输送气流的压力低于大气压力，水分容易蒸发，所以对水分多的物料比压气式容易输送。

二、压气式气力输送装置

在压气式气力输送装置中，物料的输送都在压气管道一侧进行。输料管内的空气压力大于周围的大气压力，因此

也叫正压输送或压送。

如图所示为压气式气力输送装置的一般形式。当通风机1开动后，管道2内的压力便高于大气压力。为了使料斗3中的物料能进入管道2中去，在这里装有供料器4。物料进入管道后，即被气流输送至卸料器5中，使物料与空气分离，并由关风器6排出。空气则经除尘器7净化后排人大气。