管径选择与管道压力降计算 PS304-03
VG——工作气体体积流量，m3／s
VG＝Ke·A·uf (5.2.8—2) Ke——系统漏气增加的系数，一般取1.1～1.2； ηe——风机效率，一般取0.65；
⊿Pt——系统总压力降，即输送管道压力降及管道附件压力降及其他部件
压降之和，Pa；
A——管道截面积，m2
A??4D2 (5.2.8—3)
其余符号意义同前。 5.2.9 计算例题
5.2.9.1 例1：某装置吸送产品，已知输送物料为粒料，平均粒径ds＝0.0035m，最大输送量Ws＝4000kg／h，物料堆积密度ρs＝1320kg／m3，测得悬浮流速Vt＝8m／s，物料与管壁的摩擦系数λs＝0.0024，装置的系统布置见图5.2.9—1所示。
1——吸嘴；2——分离器；3——袋滤器；4——消声器；5——空压机。
图5.2.9—1 产品吸送系统示意图
试决定系统主要参数，并计算压力降。
解：（1） 根据物料性质，采用稀相动压输送比较合适，用空气为工作气体。选择输送比m＝5.7。
（2） 估算气体流速(uf)，由式(5.2.2—1)得：
ρs＝1320kg／m3，KL取18，Kd取4×10-5
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由公式(5.2.2—2) Lt＝L1+n1Lh－n2L2－nbLb
L1＝90+20+50＝160m，L2＝0，Lh＝1.4m，n1取1.6，90°弯头1个，45°弯头2个，近似取90°弯头2个，nb＝2，Lb取10m。
得：Lt＝160+1.6×1.4+0+2×10＝182.24m
取uf＝20m／s
（3） 空气密度取ρf=1.29kg／m3，由式(5.2.2—3)，求输送管道内径(D)
取D＝0.1m
（4） 计算系统管道压力降时，分为垂直直管及水平直管两大部分。 由空气物性表查得20℃、相对湿度50％时空气的运动粘度为 γf＝1.512×10-5m2／s
由式(5.2.2—16)和式(5.2.2—28)，求弗鲁特数
雷诺数
纯空气在管内流动时，处于湍流状态，因此对于光滑管有
a. 为求垂直管上吸嘴末端的物料流速(Vs)，由式(5.2.2—6)先计算参数(取Lho＝Lh＝1.4)
查图5.2.2一l，当m1＝0.429，uf／Vt＝20／8＝2.5时 Vs／uf＝0.38 Vs＝0.38×20＝7.6m／s
对垂直直管，根据式(5.2.2—26)计算物料达到稳定运动时的流速Vm
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
Vm＝φm·uf＝0.57×20＝11.4m／s
若按式(5.2.2—5)，Vm＝uf－Vt，算得Vm＝20－8＝12m／s 可见两种方法算出的Vm值很接近。
由于Vs＝7.6m／s小于Vm，因此可以得知物料颗粒尚未达到应有的稳定(最大)流速，前面取Lho＝Lh＝1.4正确。
进出A点弯管物料流速V1=V4=7.6m／s。
b. 对水平直管，求物料达到稳定运动，即达到最大流速Vm可按式(5.2.2—24)计算：
Vm＝φm·uf＝0.684×20＝13.7m／s
根据式(5.2.2—7a)计算Vm＝(0.70～0.85)·uf＝0.75×20＝15m／s，两者结果相差无几，取Vm=13.7m／s
c． 计算水平加速段长度L0，由式(5.2.2—8)得：
由于加速段末期，物料颗粒速度Vs＝Vm＝13.7m／s，因此当Vm／uf＝0.684，Vs／uf＝0.684时，查图5.2.2—2得，m2=4.5
计算得L0＝4.5×82／(2×9.81)＝14.7m，即由A点开始，经14.7m的加速段后，物料由初始流速V0＝7.6m／s达到最大流速Vm＝13.7m／s
d． 计算水平管加速段压降Psa根据式(5.2.2—10)和式(5.2.2—9)：
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得⊿Psa＝0.61×5.7×1.29×202／2＝897.06Pa e. 计算水平管恒速段压降⊿Psc按式(5.2.2—13)
根据式(5.2.2—14)及式(5.2.2—17)
由式(5.2.2—15)得：
C＝0.55+0.0032Fr0.85＝0.55+0.0032×(20)0.85＝0.591 Vc＝20－0.591×8＝15.3m／s
系统中共有三个弯管(90°一个，45°两个)，相当于90°弯管两个，R0／D＝6，查表5.2.2—2得当量长度Lb＝10m，两个弯管总长度为20m，恒速段总长度Lt＝90+20+50+20－14.7＝165.3m，按第1章“单相流(不可压缩流体)”的“单相流”压力降公式来计算恒速段水平直管摩擦压力降⊿Pf：
即：得：
(5) 已知吸嘴、分离器、袋滤器以及连接管等压力降之和为6164Pa，忽略了垂直直管(1.4m)的压力降，则系统总压降为： ⊿Pt＝6164+897.06+13256.8＝20317.9Pa
将已知的参数和计算结果，对照表5.2.2—5校核，得知是符合适用范围的，因此本例所采用的有关公式是合适的。 (6) 计算压气机功率
由式(5.2.8—3)计算管道内截面积(A)：
取Ke＝1.1，由式(5.2.8—2)得：
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管径选择与管道压力降计算 PS304-03
VG＝Ke·A·uf ＝1.1×0.00785×20
＝0.1727m3／s
根据式(5.2.8—1)计算压气机功率N：
取ηe＝0.65，得：
本例中给出一组uf和m值，设计计算时应再选择几组，进行经济比较后，确定最优方案。
5.2.9.2 例2：某厂拟设计一套密相动压输送物料的压送式装置，物料量Ws＝20000kg／h，物料粒径ds＝0.0041m，物料堆积密度ρs＝1351kg／m3，悬浮流速(Vt)测定为8.2m／s，颗粒对管壁的滑动摩擦系数fw＝0.45，容积输送比δ＝0.035，工作气体为空气，温度300K，试决定输送系统的主要参数并计算管道压力降。物料输送系统示意图如下。
1——鼓风机； 2——消声器； 3——储气罐； 4——进料喷嘴； 5——出料分离器。
图5.2.9—2 物料压送系统示意图
解：(1) 实效悬浮流速(Vte)按式(5.2.3—6)计算： Vte＝(1.1+5.71δ)Vt＝(1.1+5.71×0.035)×8.2＝10.66m／s
(2) 计算经济流速ue，按式(5.2.3—2)和式(5.2.3—3)
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管径选择与管道压力降计算（三）92~137
