气力输送原理总结

气力输送原理总结
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气力输送原理
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 =πd3 /6 (ν物-ν气)
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- ν气/2g·ν沉2 =C·πd2 /4·γ气/2g ·ν沉2
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= [4gd/3C·(γ
物-γ
气
)/ γ
气
]1/2 =3.62[d (γ物-γ气) /γ气·C]1/2
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）
小麦 9～11 糙米 9～12 油菜仔 8
面粉 2～3 大糠（谷壳） 2～3.5 大豆 9～11
麸皮 1～3 米糠 1～2 大麦 9～11 一皮物料 6～7 稗子 4～7 高梁 9.8～11.8 大麦心 4.3～5 并肩石 11 荞麦 7.5～8.7 中麦心 4～4.5 玉米 10～14 燕麦 8～9 细麦心 2～4 花生 11～15 豌豆 15～17.5 稻谷 8～10 棉籽 9～10
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。

第四章气力输送技术
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**气。

或再经一道除尘器二次净化后再排**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**气。

目前，粮食加工厂中谷壳等副产品的输送，常采用此种形式。

这种输送方式的特点是：
1．将输料管分叉并安装切换阀，即可改变输送路线或同时向几个地方输送。

2．因为输送空气的压力可以提高到风机额定的最高排气压力，所以即使输送条件有些变化，也能保持
一定程度的适应性，适合于高浓度长距离输送。

3．整个装置内部处于正压状态，物料易从排料口排出。

卸料器和除尘器结构较简单，但供料器结构较复杂。

在输送过程中，灰尘容易飞扬。

三、混合式气力输送装置
混合式气力输送装置是在风机的吸气管道和压气管道都进行物料的输送。

如图所示。

当风机3工作时，物料由吸嘴1随气流沿吸气管道2进入卸料器4。

在这里，物料与空气分离。

从卸料器分离出来的空气沿风管进入风机，井从压气管道6排出。

从卸料器分离出来的物料，经关凤器(供料器) 5排出后，也进入压气管道
6，在这里与空气重新混合，然后沿混合式气力输送装置具有吸气式和压气式气力输送装置所具有的特点。

四、粮食加工厂气力输送的形式和特点
在粮食加工厂车间内部，一般采用吸气式气力输送装置来完成物料的提升输送。

下图分别为风运面粉厂的工艺流程图。

从图中可以看出，这种风运装置通常都是由接料器、输料管、卸料器、除尘器、关风器和通风机等设备组成。

粮食加工厂采用气力输送，除了能起到输送作用外，还可以在输送过程中，对物料进行清理、冷却、分级和对作业机完成除尘、降温等工艺任务。

例如在大米厂或面粉厂的清理车间中采用气力输送，对粮粒起到一定的表面清理作用，并可除去部分瘪麦、瘪谷、麦皮、谷壳等轻杂质，以及绝大部分泥灰、砂；在米厂的砻碾部分，还可进一步分离谷壳和糠粞。

所有这些，就可以不用或少用风选设备，从而使工艺和设备得以简化。

由于碾磨物料的温度降低，湿气较少，而且比较松散，所以平筛的筛理效果可以提高。

据有关资料统计，采用风运后，平筛的负荷可提高25～30％，筛绢的使用寿命可延长20～25％。

另外，成品温度较低，便于保管。

采用气力输送，由于利用直径不大的输料管代替了体积庞大的斗式提升机，以及除尘设备的减少和其它工艺设备的简化，使厂房的跨度可以缩小，建筑面积可以减少。

在同样的条件下，车间显得宽敞明亮。

风运装置的设备比较简单，安装和维修方便，投资和折旧费用低，且操作安全、事故较少。

粮食加工厂的风运装置是在负压下工作，所以灰尘不易飞扬。

同时由于设备和溜管内的水汽凝结基本消除，
灰尘不易积存，从而消除了滋长微生物和虫害的温床，使车间的劳动卫生条件大为改善。

气力输送的主要缺点是，它与机械输送比较，动力消耗较高。

因此，在设计时，必须考虑气流的综合利用。

其次在输送颗粒状物料时，如果处理不当，对设备的磨损较大，并易导致谷物的破碎。

另外，粮食加工厂的风运装置，通常是由若干根输料管组成的集中网路，因此在操作上，物料流量要求稳定、均匀。

五、气力输送装置的主要设备
（一）、接料器和供料器
接料器和供料器是使物料与空气混合并送入输料管的一种设备，是风运装置的咽喉。

接料器的结构是否合理，直接影响整个风运装置的输送量、工作的稳定性和电耗的高低。

所以，如何根据装置的不同工作条件，正确地设计和选用合理的接料器，是提高风运工作效果的重要环节。

对接料器结构的要求是：
第一，物料和空气在接料器中应能充分混合，即要使空气从物料的下方引入，并使物料均匀地散落在气流中，这样，才能有效地发挥气流的悬浮和推动作用，防止掉料。

第二，接料器的结构要使空气能通畅地进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。

第三，要使进入气流的物料尽可能与气流的流动方向相一致，避免逆向进料。

在某些情况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推动物料的能量消耗。

接料器有负压接料器和正压接料器(供料器)之分，前者用于吸气式风运装置，
后者用于压气式风运装置。

1．负压接料器
（1）双筒形吸嘴。

双筒形吸嘴主要用来直接吸取仓库内或车、船内的散装粮食。

双筒形吸嘴的结构如图所示，它由内筒和外筒两部分组成。

内筒用来吸取物料，其直径与输料管直径相同。

为子减少空气的进口阻力，内简前端做成喇叭形。

外筒是空气进入内筒的通道，使吸嘴埋入粮堆的，仍有足够的空气进入。

外筒通常做成活动的，以调节内外筒下端面的间距S，从而获得最大的吸取量。

外筒具有提高物料吸入量和稳定吸引的作用。

在风速为30米／秒以下时，内外筒之间的环形面积大致与内筒的截面积相等。

表所列为双筒形吸嘴的主要规格，可供选用时参考。

表双筒形吸嘴尺寸
输送管直径（毫米） 60 65 68 100 106 117 158 160 168
D 90 96 100 137 147 157 212 217 227
H 42 46 48 70 74 82 109 112 118
D1 70 76 80 117 124 137 182 187 197
（2）三通接料器。

三通接料器是由供料溜管和风管两个基本部分组成。

根据风管放置位置的不同，有垂直三通接料器和水平三通接料器之分。

如图所示为—般垂直三通接料器。

它由倾斜的矩形溜管4和垂直风管7以40°左右角度接合而成。

工作时，物料从圆形溜管1下落，经圆方管2和矩形溜管4进入垂直风管7。

空气则从下端的喇叭管8吸入，与物料混合并携带物料一起向输料管10提升。

为了使物料能顺着气流的方向落入并更好地与上升气流混合，矩形管4的下端做成圆弧形，井在该处装一可调整的弧形板6，板的尾端通常与水平成45°的向上倾角。

当物料沿矩形管4下落时，通过弧形板，物料被冲散并折向上方。

这样，物料就能均匀地与气流混合并在一开始就具有向上运动的力量，使物料的起动能量损失有所减少。

压力活门3可用来限制溜管中随同物料吸入的空气。

因为这种空气是在物料的上方运动，过多地吸入这种空气，将会减少从物料下方的喇叭管8吸入的空气量，以致托力减小，物料容易下落。

风管7的直径做成比输料管10的直径略小，使其中的风速较高，有利于物料的起动和加速。

如图所示为诱导式接料器，它是垂直三通接料器的一种变形，具有较好的气体力学特性。

物料沿矩形溜管1下落，经弧形淌板2转向并上冲，落入从进风口3引入的气流中。

弧形淌板2是装在两边的弧形轨道中的，因此，可以根据物料下落的情况来调节其插入深度，使物料适当减速或顺着气流方向冲出。

诱导式接料器不仅适用于粒状物料，也适用于粉状物料。

2．正压供料器
在压气式风运装置中，由于输料管内的压力大于大气压，因此要使物料顺利地进入就必须依靠专门的供料装置，即所谓正压供料器(或叫喂料器)。

正压供料器常用的有两种，即叶轮式供料器和收缩管供料器。

（1）叶轮式供料器。

叶轮式供料器即为粮食加工厂常用的关风器，如图。

它由叶轮1和圆筒形外壳2组成。

外壳的上端为进料口，与料斗或管道连接。

当叶轮缓慢地转动时，物料不断地落入两叶之间的空隙中，并随着叶片旋转到下端的出口而排出，再进入偷料管内输送。

轮式供料器的排料量，一般在低转速即旋转叶片的圆周速度在一定的范围内时，与转速大致成正比。

但超过某一转速，排料量反而下降，并出现不稳定，如图所示。

这是由于，当叶片的圆周速度超过某一数值时，叶片将物料飞溅开，使物料不能充分送入叶片之间，而已被送入叶片之间的物料，也可能未等下落，又被叶片带上的缘故。

叶轮圆周速度与排料量的关系 :通常叶轮供料器的叶轮圆周速度不宜超过0．6米／秒。

叶轮供料器的排料量G可按下式计算：
（千克/时）
式中i ——叶轮转动一周的几何容积(升／转)
n——叶轮的转速(转／分) γ——物料的容重(千克／米3)
η——容积效率，在正常转速下，对于粮粒，其值为 0．8，对于粉状物料，其值为0.5~0.6
当叶轮供料器上下有压力差时，不可能保证完全的气密，必然会有一部分空气泄漏。

供料器上下的压力差越大，间隙的面积越大，则泄漏的空气量越多，因而使容积效率降低。

为了保证供料器的正常工作，供料器在制造过程中，应严格控制加工精度。

（2）收缩管供料器。

为了在压气管道进行正压供料，还可根据第二章关于在压气管道产生负压的原理，采用如图所示的收缩管供料器。

它的结构简单，不要传动，适用于低浓度风运稻壳、麸皮、米糠、下脚等物料，以及短距离风运粮粒等。

在图中，在供料斗前面的方形管段是逐渐缩小的，后面的管则逐渐扩大。

管段与风机出口连接，管段与输料管连接。

在导轨中装有可调节的闸板，以调节供料口下面的管道收缩截面的大小，亦即调节该处风速的大小，使其动压力增加到大于全压力，于是该处的静压力就变为负值，物料就可顺利进入。

（二）、输料管及弯头
输料管是用来输送物料和空气混合物的管道，它通常连接在接料器和卸料器之间。

输料管采用圆形截面，可使气流在整个截面上容易均匀分布，同时，其阻力亦比共它形状的管子为小，制造、安装也较方便。

粮食加工厂风运装置的输料管，其内径一般为60～300毫米，所用材料可根据输送物料的性质来选择。

在面粉厂的制粉车间，输料管通常采用镀锌薄钢板制成。

在面粉厂清理车间和碾米厂中，输料管一般采用厚为1．0～1．5毫米的薄钢板卷制而成，亦可采用薄壁无缝钢管、焊接钢管、水煤气管等。

输料管一般由若干段连接而成。

对于用薄钢板卷制的输料管，通常采用套接的方法。

为此，各管段应以规定的直径为基准做成大小头，然后按气流的方向顺次将小头插入另一管段的大头。

套接处的缝隙要焊封，以防漏气。

为便于安装，输料管可按穿过楼层的数目相应地分为若干管段，并使每个管段长度与所在楼层的高度相等。

在安装时，各管段借固定在其上端的角钢法兰支持在上层的楼板上，在整个输料管校正垂直后，与楼板固定。

输料管的连接还可采用套管连接。

对于直径较小的输料管，连接用的套管可由整块薄钢板制成。

对于直径较大的输料管，套管可由两半片组成。

套管的圆周长应较输料管的圆周长度大50～100毫米，以便加衬垫料。

角铜铆接在套管接缝一端的边上和另一端离边50～100毫米处，这样可使套管在包围输料管时稍许张
开，然后用螺栓拉紧，使结合紧密。

另外，在套管和输料管上应轧有凸棱。

套管上的凸棱在离套管端20一30毫米处。

输料管上的凸棱在离管端50～75毫米处。

套管的凸棱和输料管的凸棱要相互吻合。

在套管和输料管之间需垫衬橡胶板或织物。

对于用无缝钢管或水煤气管作为输料管的，可用法连接，其形式如图所示。

输料管的连接要注意严密不漏气，内部要平整光滑。

要尽可能对中，防止错位。

输料管的磨损，一般认为是风运中比较突出的问题，实标上这主要产生于水平或倾斜管道，以及弯头和变形管等部分。

垂直的输料管，磨损并不严重。

影响磨损的因素很多，主要有：
一、输送物料的性质，例如物料颗粒的大小、形状、比重和硬度等。

二、输料管的形状及所用材料的性质，如硬度，表面加工情况等。

三、输送条件，如输送气流速度，浓度及流动状态等。

由于磨损是物料与壁面不断摩擦或碰撞引起的，所以物料的粒度越大，速度越高，摩擦和碰撞的能量就越大，磨损就越严重。

磨损的快慢大致与输送气流速度的三次方成正比。

另外，浓度越大，摩擦或碰撞次数越多，磨损亦越严重。

减少磨损的办法，首先是要合理设计输料管，尽量减少弯头、水平段和倾斜段。

要保持输料管垂直，不变形，连接处要对中不错位。

必要时可在容易磨损的部位加衬耐磨材料。

（三）、卸料器与闭风器
1．卸料器
卸料器是使物料从气流中分离出来的设备。

对它的要求是：
第一，分离效率要高。

这对颗粒状物料如小麦、稻谷等来说，是比较容易做到的，但对粉状的物料，要完全分离就较困难。

第二，性能要稳定。

即当输送条件稍有变化时(例如风量或浓度发生变化)，也要具有稳定的分离能力。

第三，结构要简单，体积要紧凑。

容易磨损的部位能拆卸更换，检查维修要方便。

另外要有较多的透明部分，以便观察和操作。

第四，对于分离粮粒的卸料器，要具有“一风多用”的作用。

即不仅能卸出粮粒，而且还能把其中的灰尘和轻杂质分离出来，并对粮粒表面有一定的摩擦清理作用。

根据用途的不同，卸料器可分为粉状物料卸料器和粒状物料卸料器。

粉状物料卸料器通常即采用沙克龙除尘器。

粒状物料卸料器目前常用的有以下几种形式：
1.箱式卸料器
如图所示为结构最简单的箱式卸料器。

它是一个以木条或角钢为框架并镶嵌玻璃的三角形箱子。

垂直提升的粮粒和空气由输料管1经变形管2冲向圆弧形顶盖3，然后折向沉降室4。

由于圆弧形顶盖对粮粒的碰撞和摩擦，以及沉降室体积的扩大，使粮粒失去原来的运动速度，并在自身重力的作用下向下降落，流经淌板5，而从出口6经关风器排出。

粮粒中的灰尘和一部分轻杂质，则随同气流从出风管7吸出，然后去除尘器收集。

在圆弧形顶盖内壁，可涂糊金刚砂以减少磨损。

这对于小麦来说，还可起到一定的打麦和擦麦的作用，使麦粒表面的尘土和麦毛去除。

对于容易破碎的粮食，例如白米，应衬垫橡皮或其它适合的材料。