物料输送过程与设备

5 4
3 2
图3-26 压送式流程 空气粗滤机 2-罗茨鼓风机 3-料斗 4分离器 5-除尘器
（一）悬浮式气力输送的基本原理
1．垂直管中颗粒物料气流输送的流体力学条件颗粒在垂直管内受 到气流的影响，有三种力作用到颗粒上：颗粒（粒子）本身的 重力W；颗粒受到的浮力Fa；颗粒（粒子）与气流相对运动而产 生的阻力Fs。
有效功率 ：
N e HQg
轴功率 ：
N HQg /
而实际测得的轴功率N要大于有效功率Ne，这是因为泵轴输入 的功率有一部分要被消耗。泵的效率就是反映泵的轴功率的利用程 度，用来表示。一般小型水泵的效率为50~70%，大型泵效率可达 90%。而油泵、耐腐蚀泵的效率比水泵低，杂质泵的效率更低。
（四）离心泵特征曲线
图3-23 刮板输送机 1-料槽 2刮板链条 3-驱动链条 4-紧张齿轮 5-进料口 6-出料口
五、气力输送设备
（一）基本认识
气力输送是利用气流在密闭管道中输送固体物料的一种输送方法 ，也 就是利用具有一定压力和一定速度的气流，来输送固体物料的一种输送 装置，气力输送又称为风力输送。
4 8
23 5 7
H,m
4B离心泵 30 n=2900r.p.m
26
22 18
14
12
10
8
N
4
20 40 60 80 100 120 140 Q，m/h3
图3-3 4B-20型离心泵的特性曲线
（五）离心泵的气蚀现象
叶轮进口形成了低压 ，当压力降至被输送液体的饱和蒸汽 压时，将发生沸腾 ，生成气泡向外周流动 。压力迅速加大而急 剧冷凝，液体以很大速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高， 瞬时压力很大的冲击。这种现象就称为气蚀现象 。
一、空气压缩机 二、离心通风机 三、离心鼓风机
QQ FFssnF Df2sns n
4
流
量流
一、空气压缩机 量
时间
时间
图3-7 单动泵的流量曲线
图3-9 双动往复泵的流量曲线
（一）涡轮式空压机
由电动机通过增速装置直接带动涡轮高速旋转， 将空气吸入并使之获得较高的离心力，甩向叶轮外 圆周，部分动能转变为静压能，由压出管排出。
（1）压头随流量的改变而改变的规律， 流量增大，压头下降 ；
（2）功率随流量的增大而上升，泵在 启动前应关闭出口阀，以减小电动 机的启动电流，避免电动机因负荷 大而受损；
（3）效率开始随流量的增大而上升， 达到一最大值后随流量的增大而下
降。而泵在与最大效率对应的流量和压 头下工作最为经济，所以在选择离 心泵时，应使泵在最大效率点附近 操作。
（二）离心通风机的主要性能参数
1．风压
2．风量
Pt
Pc
u
2 c
2
风量Q就是气体通过泵进口的体积流率，单位为m3/h，气体的体积由进口状
况决定。
3．功率与效率
N QPt /1000
N——轴功率，kW； Q——实际风量，m3/h； Pt——风压，Pa； ψ——全压效率，一般约为70～90％。
（三）离心通风机的特性曲线
（七）离心泵的选择 若生产中流量Q有变动，则以最大流量为准，压头应以输送系统在最大
流量下的压头为准。
如如图3-5为各种BA型离心泵（即悬臂式离心泵）系列特征曲线图，图中的 扇形表示该泵的高效率区。根据系统所需的扬程与流量就可以很方便地在 图上选得合适的离心泵型号。
二、往复泵
流 量
时间 图3-7 单动泵的流量曲线
四、刮板输送机
（一）刮板输送机的基本原理
被输送的物料受到刮板链条在运动方向的压力和自身重量的作用，在物 料之间产生了内摩擦力 ，保证了物料堆形成稳定状态，不至于在输送过程中 发生翻滚现象 。内摩擦力又足以克服物料在料槽内移动时料槽对物料的外摩 擦阻力，使物料成为连续整体的料流而被输送。
5
4
1
2
3
6
带式输送机是连续输送机中效率最高，使用最普遍的一种
机型。它广泛地应用于食品、酿酒等生物加工行业。它可用来 输送散粒物品（谷物、湿粉、麸曲、麦芽等），块状物品（薯 类、酒饼、煤等）。
二、斗式提升机
（一）斗式提升机的结构和应用
斗式提升机的装料方法分掏取式和喂入式两种 ，掏取式装
料是从提升机下部的加料口处 ，喂入式装料就是把物料直接加入
QT Q q
（二）工作原理
离心泵在开动之前要先灌满所输送的液体。离心力的作 用下液体被抛出，叶轮外周压力增高，并以很高的速度流入 泵壳，在壳内减速，使大部分动能转化为压力能，然后从排 出口进入排出管路,叶轮中心形成真空。泵的吸入管路一端与 叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压 力（或大气压）和泵内压力（负压）的压差作用下，液体便 经吸入管路进入泵内，填补了被排出液体的位置。这样，叶 轮在旋转过程中，一面不断吸入液体，一面又不断给吸入的 液体以一定能量并送入排出管。
D=500mm n=800r/min p=1.2kg/m
834 794 745
686 637 579 530
481 422
363
319
265 0
1500
3000
4500
6000
7500
9000
图3-17 离心通风机的性能曲线
N[KW]
7
6
5 5.3
4 4.0
3 2.64
2 1.23
1
10500 12000
（1）粒子向下加速运动： （2）粒子相对静止（或匀速直线下落）：
Fa (浮力） W （重力）
（3）粒子向上加速运动：
在垂直管道中，气流速度大于颗粒 的悬浮速度，这就是垂直管中颗粒 物料气流输送的流体力学条件
Fs （阻力）
气流方向 图3-27 颗粒受力情况
2．颗粒在水平管中的悬浮
(1) (2) (3) (4)
（四）离心通风机的选用
选用离心通风机时，应先根据所输送气体的性质与风压 范围，确定风机类型，然后再根据所要求的风量与全压，从 产品样本或规格目录中的特性曲线或性能表格中查得适宜的 类型和机号。
国产离心通风机，常用的有4-73（4-72）型，9-19型和 9-26型。例如9-19NO14。机号中的数字代表叶轮直径mm数 的1/100。其他符号说明详见产品样本。
按所输送的物料可分为固体物料的输送和流体物料 的输送。输送固体物料采用各种类型的输送机和气力输 送装置；输送流体物料则采用各种形式的泵和空气压缩 机。
第一节 液体输送设备
生产过程中常需要把液体从一个设备通过管道 输送到另一个设备被输送的液体，性质各异因此生产 上就需要采用各种不同结构、不同材质的液体输送机 械根据其作用原理，大致可分为 :
(3)设备简单，操作方便，容易实现自动化连续化，改 善了劳动条件；
(4)占地面积小，可以根据建筑物的结构，比较随意地 布置气力输送管道。
气力输送也有不足的地方： 一般来讲其所需的动力较大，风机噪
音大，一般要求物料的颗粒尺寸限制在30mm以 下，对管路和物料的磨损较大，不适于输送粘 性和易带静电而有爆炸性的物料。对于输送量 少而且是间歇性操作的，亦不宜采用气力输送。
一、离 心 泵 二、往复泵 三、其他类型的泵
Hpbs g
ub2 2g
H
h0
pc g
u c2 2g
(hf
) bc
一、离 心 泵
（一）离心泵装置及其结构
图3-1为离心泵装置简图。 它由泵、吸入系统和排出系 统三部分组成。吸入系统有 吸入贮槽、吸入管、底阀、 滤网。排出系统有排出贮槽、 排出管、逆止阀、调节阀等。
为了防止气蚀现象，泵的安装高度不超过某一定值，使泵 入口处e的压力Pe应高于液体的饱和蒸汽压Pv，即气蚀余量大 于泵刚好发生气蚀时的最小气蚀余量。
h
pe
g
ue2 2g
pv
g
hmin
pe g
min
ue2 2g
pv g
Pe——泵入口压力 Ue——泵入口管的液体流速 Pv——液体的饱和蒸汽压 ρ——液体的密度
Δh允许
u2r /2g
p / g( ) P g
s 允许
∑hf(s-e)
u2
2g
图3-4 离心泵的安装高度
（六）离心泵的吸入高度
吸入高度是指离心泵吸入口离液面所允许的最大距离。
若在液面与吸入口之间列出伯努利方程式，则：
H s
Pa Pe
g
u
2 e
2g
hf
由于和均受一定条件限制，故吸入高度亦受到一定限制，特别是受液体 温度的限制。
三、离心鼓风机
外形与离心泵相像，外壳直径与宽度之比较大 ，离心鼓风机能达到较大的风压 。
3 2
1
图3-18 单级离心鼓风机 1-进口 2-叶轮 3-涡形壳
第三节 固体输送设备
机械输送 利用机械运动输送物料
一、带式输送机 二、斗式提升机 三、螺旋输送机 四、刮板输送机
气力输送 借助风力输送物料
五、气力输送设备
一、带式输送机
（一）带式输送机的结构和应用
主要构件包括：输送带、鼓轮、张紧装置、支架和托辊 等。有的还附有加料和中途卸载设备。
输送带既是承载构件，又是牵引构件，主要有橡胶带、塑 料带、钢带等几种，一般采用多层的橡胶带。
2
6
1
4
5
3
图3-19 带式运输机 1-带 2-主动轮 3-从动轮 4-托棍 5-加料斗 5-张紧装置
（二）往复式空压机
往复式空压机的结构和工作原理类似于往复 泵，但因操作时气体受压发热，故在气缸外需有 冷却装置。
Pt
Pc
u
2 c
2
二、离心通风机
（一）离心通风机的结构
由机壳、叶轮、轴等部件组成 ，叶片有平直、后弯、前弯几种 。
图3-15 离心通风机筒图
(a)
轮盖
叶片 轮盘
(b)
图3-16 （a)前弯叶片 （b)后弯叶片
(5) 图3-28 水平管的悬浮作用
3．颗粒在输料管中的运动状态 在垂直管中，气流速度达到粒子的自由沉降速度时，
颗粒在气流中呈变化状态，自由悬浮在气流中；气流速度 超过悬浮速度时，进行气流输送，颗粒基本上是均匀分布 于气流中的。
在水平管道中，当气流速度很大时，颗粒全部悬浮， 均匀分布于气流中，呈现所谓的悬浮流状态,当气流速度降低 时，一部分颗粒沉积到管底下部，但没有降落到管壁上整个管 的截面上出现上部颗粒稀薄，下部颗粒密集的所谓两相流动状 态;这种状态为悬浮输送的极限状态。当气速进一步降低时， 将有颗粒从气流中分离出来沉于管底部，形成“小砂丘”向前 推移，产生所谓团块流.
三、螺旋输送机
（一）螺旋输送机的结构和应用
物料由于重力和对槽壁的摩擦力作用，在运动中不随螺旋旋转，而是以滑 动形式沿料槽移动。
物料
2
3
4
5
6
图3-22 螺旋输送机 皮带轮 2-轴承 3-机槽 4-吊架 5-螺旋
卸料 6-轴承
螺旋输送机的优点在于结构简单、紧凑、外形小，便于进行
密封及中间卸料，特别适用于输送有毒和尘状物料。它的缺点是 能量消耗大，槽壁与螺旋的磨损大，对物料有所研磨。
6
大气压
9
图3-25 吸送式气力输送装置 1-船仓 2-散装料 3-吸嘴 4-输料管 5-旋风分离器 6-料仓
7-袋式除尘器 8-离心通风机 9-压力变化图
真空
气力输送与其他机械输送相比，具有以下的一些优点：
(1)系统密闭，可以避免粉尘和有害气体对环境的污染；
(2)在输送过程中，可同时进行对输送物料的加热、冷 却、混合、粉碎、干燥和分级除尘等操作；
到运动着的料斗中 。
Q 3600 i a v
1
主要由传动的滚轮、
张紧的滚轮、环形牵引带
2
3
或链、斗子、机壳和装、
卸料装置等几种部分组成。
4
图3-20 斗式运输机 1-主动轮 2-机壳 3-带 4-斗子 5-卸料
1
2
图3-21 斗式提升机的装料方法 1-掏取式 2-喂入式
斗式提升机的优点是横断面上的外形尺寸小，有可能将物 料提升到很高的地方（可达30~50m），生产能力的范围也很 大（50~160m3/h）；缺点是动力消耗较大。
2 3
5 4
图3-6 往复泵装置简图 1-泵体 2-活塞 3-活塞杆 4-吸阀 5-排出阀
流 量
时间
图3-9 双动往复泵的流量曲线
图3-8 双动往复泵
三、其他类型的泵
（一）旋涡泵 （二）齿轮泵 （三）螺杆泵
7
5
6
1 3
4 2
图3-11 旋窝泵示意图
单螺杆泵
图3-13 螺杆泵
双螺杆泵
第二节 气体输送设备
（三）离心泵的主要性能参数
包括：流量、压头(扬程)、效率、
转速、功率、气蚀余量（吸上真空度）
等。主要性能参数有压头、流量、效
率等。
H——泵的压头
Q——泵的流量
ρ——液体密度
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η——效率
1．压头H 单位质量液体流过泵后能量的增值称为压头， 一般以符号H表示，单位为m。
H h0 ( pc pb ) / g
流量计
真空表
压力表
图3-2 测定离心泵性能参数的装置
2．流量Q
是指泵在单位时间内由泵的排液口排出的液体量，通常以体积流 量来表示，单位习惯上用m3/h表示。
QT Q q
——单位时间内泵的泄漏量；它既包括所有不经 过排液管而漏到泵体外部泄漏，也包括从泵作功 部件出来后仍漏回泵吸液处的内部泄漏
3．轴功率、有效功率和效率