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石油化工设备投木 ｌ９８９：萆 …。…气 输送设计计算磁 辽宁省石油化工规划谩许院 孙穗蜻 一 本文参考捷克斯洛伐克码利专家在我国工作期问对本人的技术指导．提出７有 关气力输送方面的耐送密度的范围和输送速度．空气速度的选择硬计算方法，列出 ７吸取式，低压式、高丘式气＿力输送的计算方法。 － ！ 气力输送适台干输送松散的不粘结状 和所有附件龅数量 以及下列参教ｒ ．， 态的、非热烧结状态的粉末或颗粒状态的物 Ｗｍ——物料输送量，ｋｇ／ｓ： 料．尽可能是同一种物质。输送距离的范 ｗ——空气流量．ｋｇ／ｓ； 围．从投资效益和生产费用考虑为１ ０—１０００ Ｙｍ——物料容重 ｋｇ／ｍｉ； ｍ，无论是水平．还是倾斜、垂直都是适用 ｚ——物料颗粒或平均直径．ｍｍ； 的。敷设输送管道较为方便．输送物料可在 Ｈ——输送管道的总高度．ｍ： 控制室进行远距离操纵，并可达到完全自动 Ｌ——输送管道帕总长度，ｍ： 化操作。输送物料量的范围，一般为１０ｏ— Ｌｖ——空气管道的长度．ｍ。 ｌｏｏｏｏｏｋｇ／ｈ．特别是输送含有粉末的物料 确定出口空气过滤器韵位置和输送物料 时．气力输送对健康或安全有着重要的意义。 分离器与空气过滤器之间的管道布置、夸 在管内壁和分离器内壁衬＿＿层辉绿岩铸 管、管路附件等数量，并确定空气管道的长 石的耐磨衬里，可延长管道的使用寿命。 度ＬＶ。 输送密度 的选择 一、气力输送方案选择 １．的步骤和基奉要点 输送密度 以用来确定物料和空气流 的重量．并且是确定输送机器和所存主要设 １．气力输送系统主要流程和参数的选 备尺寸的原始数据，它的大小对整个设备输 择。 送的经济与否有着较大的影响． ２．预计操作的正压或负压和气体的消耗 输送密度的选择： 量以及管道的直径。 Ｗ ｍ ３．选择合适的机器提供气力输送的能量 ： ｔ１） 和计算出口的压力、流量、速度、输送密度 和管道直径以及最终确定气力输送的技术参 一０．２，是用于输送功率小的粉末物料 数。 和轻质极细微粉末，对工业吸尘设备最为适 ４．确定设备尺寸和选择主要机器设备、 宜。 一一 计量设备、混合输送设备、分离器等。 ＝ｏ．２—０．５，应用于短距离小前 事的 ５．确定气力输送自动化原则和范围。 吸取式输送 ７ｍ＜１５０ｋｇ／ｍ。的轻质物料． 二、计算空气需要量和管道直径 管道全雎力降在ＡＰ＝２５￣４５０ｍｍ Ｈ２Ｏ 在设计时首先确定吸取和排出物料的位 （１ｔｏｒａＨ ２Ｏ＝９．８０６６５Ｐａ）的范围． 置和管道布置，输送的总高度和总长度．并 ＝０．５—５应用于中等输送距离和功率 从中确定对管道阻力有影响的弯管、异径管 的轻质、中等重质物料，管道系统全压力降 孙■臻高级工程师ｌ９６１年毕业于抚顺业余工学院机械专业 从事石油化工机械设备的设计和技术工作 维普资讯 http://www.cqvip.com
第『Ｏ卷第４蛳 石油化工设备技术 ? 们 在ＡＰ＝１０００ｒａｍＨ ２Ｏ左右。 “＝５－－，－－２５，应用于输送功率大的重质物 料，管道系统全压力降的范围为０．０５—０．３５ ＭＰａ。 ’ 为了进行预计算，可参考｜上述数值选择 输送密度，如采用离心式通风机时， 值通 常取ｌ一５ 在功率大时选用大值， 便使机 器设备不至太大。在使用压缩空气时，一般 选用“＝１ ０—２０，这只适用在压力为０．５—０．６ ＭＰａ。 ２．输送速度的选择 物料在管道中是用涡流空气的气流输 送，并与输送气体混合在一起沿管壁层流流 动，物料通过点至面的接触撞击在管壁上。 每单位时间内撞击的次数和撞击强度，接触 表面的大小，流动速度 物料在管壁表面动 力摩擦的阻力和其它等条件决定物料阻力无 困次系数Ｋ值．Ｋ值与输送物料的容重和颗 粒大小有关，并与物料输送速度有关，对一 定的输送密度 ，在水平管遭内与物料输送速 度分布的关系为： Ｋ＝ｆ（丫 ?ｗ ，Ｄ， ０，ｚ） 式中Ｄ——管道直径，ｍｍ； 。——动力摩擦系数： ｗ ——物料输送速度，ｍ／ｓ。 在Ｄ＝８ｏ～ｌ ００ｍｍ、ｗ ＝１２～１ ３ｍ／ｓ、 Ｙ。＝０．８—１．１的条件下Ｋ＝ｆ（ｗ ）。 图ｌ Ｋ值与物料遂度ｗ 的关系 图１所示系数Ｋ值只是定向和近似值。 对物料的各种容重都是相似的曲线。在没有 提供可靠曲线时，Ｋ值须在试验室作出．图 １上的曲线对物料容重 ＝０．８—１．１ｔ／ｍ。 是有效的。 阻力系数Ｋ在与ｗ 值无关的范围内 （曲线下部平伏部分）的数值，根据物料的 不同容重，Ｋ值分剐等于０．３５一１．０。 当管道直径在４０—８０ｍ￣ｉ＇ｌ时Ｋ值通常是 等于１。曲线的右侧很平伏，在此范围之内 输送物料，其速度在管内均匀地分布，并在 整个管径截面上输送物料，物料只是在瞬间 接触管壁。如果降低Ⅳ 和ｗ 的速度，则被 输送物料在水平管道底部密度就开始增大， 与管壁接触就会更加频繁，摩擦阻力也随之 增大。曲线的左侧是比较陡立的，如果气速 在此范围之内，则管道的压力损失就急剧增 大，速度降低，管内的输送物料开始阻塞， 直至造成不能继续输送。所以在选用输送速 度ｗ 时须在曲线切点之右侧。 从节省动力考虑应选用ｗ 的允许范围 的最小输送速度，但又要保证在曲线切点之 右侧部分，此时阻力系数Ｋ≠ｆ（ｗ ）。 ｗ 对各种物料的输送是稍有不同的，一般 ｗ 的最低限度为１２ｍ／ｓ， 选用１５—１８ｍ／ｓ较 为理想．沿管壁输送物料都分的流动速度比 空气的流速慢，也就是说输送物料的颗粒ｚ种 Ｙ田越大、越重．则流动速度越慢。在垂直向上 输送时．需要克服物料自由降落的悬浮速度 ｗ．，克服物料自由降落的速度（是在垂直管 道中颗粒物料自由落下时最大和恒定的速 度，这个速度在垂直向上前气力输送的转羞 率速度相等）。在水平输送时是依赖于一定 的函数关系。 ｊ．悬浮速度的计算 ． Ｙ 大的物料，ｗ 比ｗ小的比较多；在 竖管道输送时，差的也多；往上输送时．气 体的输送速度ｗ就要克服物料的自重悬浮速 度ｗ．． （１）ｚ＝０．００３ｍ的粒状物料 ／２．８４ｚｙ ＝、／——■■一 式中Ｙ——于空气的重度，ｋｇｔｍ￣ｌ 维普资讯 http://www.cqvip.com
石油化工设备技术 Ｙ ——物料容重．ｋｇ／ｍ。； ｚ——颗粒直径，ｍ。 ｔ９８９燕 在颗粒ｚ＜０．Ｏ０８ｍｍ微细物料输送时． ｗ．只是输送速度ｗ的百分之几，因此可以不 考虑． ‘２）ｚ＝０．００００８￣０．０ｏ３ｍ的小颗粒物料 ＝ Ｚ ５．瞥径计算 ＋ — 二： ４ Ｄ 一詈（ ＋ ）．ｍｔ㈣ 式中Ｄ——输送物料的管道直径，ｒ／ｉ． 空气流量Ｑ的计算： ＋ 互 一三 （３） Ｑ；＿１ ；— Ｖ ＵＶ ｍ ｓ／ｓ （ｇ） 。 ４ ｍ／ｓ 物料流量Ｑ 的计算： 式中 ——空气斡动力粘滞系数一１ ８４５× １Ｏ’ ，ｋｇ－ｓ／ｍ ｊ ｐ ——物料的密度（Ｙ ／ｇ），ｋｇ－ ／ ｍ４： ｐ一一空气的密度（２０℃．一个大气压下） ＝０．１２１ ｋｇ?ｓ。／ｍ ； ｇ——重力加速霞＝９．８１，ｍ／ｓ’； ｚ——颗粒直径，ｍ。 （３）ｚ＜ｏ．０００８ｃｍ颗粒的微细物料 ． ‘一面。—■— ■一一旦 ／ （４） Ｌ 式中 ——粘度＝１８１×１ ０“ｇ／ｃｍ?ｓ； ｇ ——重力加速度＝９８１，ｃｍ／ｓ￣； Ｄ —— 料的密度，ｇ／ｃｍ。； ｐ——空气的密度，ｇ／ｃｍ。ｊ ｚ——颗粒直径．ｃｍ。 －４．空气速度ｗ的计算 垂直输送时 ｗ＝ｗ ＋ｗ ｓ ｍ ｒ，；Ｓ （５） 水平输送时 、 ｗ≥ｗ Ｉ ＋ｗ ｍ／ｓ （６） 式中，一ｗ．＝ｗ．（ｗ＋１４）ｘ ０ ０ｔ２ ｍ／ｓ 空气速度是物料进入管道入口位置（在 压力输送时）的速度，也是管道中最大压力 点。 在３００￣５００ｍｍＨ ２０身匀低压输送管道上 一般不考虑压力的差蹦。在压力降△Ｐ＝１０００ ｍｍＨ。Ｏ的输送管道上物料入口处的空气速 度ｗ须要增加到１．３—１．５倍。 Ｑ ； Ｙ ｍ。／ｓ ． （９） 在输送较重而又微细的钳料时，物料所 占的体积是很小的．在预计算管道直径时可 不必考虑，可以直接以下列盛式计算 Ｄ ： ．： ． ｍ ２．ｆｌＯ、 ’Ｙ’ｗ Ｈ’ ’Ｙ‘ｗ 根据已确定的管道直径Ｄ和从实验室确 定的数据或从曲线图表查得的阻力系数Ｋ， 就可以进一步计算空气的总援力，它是由叠 部设备阻力和用空气与物料混合的条件，以 Ｂｅ ｒｎｏｕｌｌｌ ｓ方程式得出，适用于各种类型的 输进方式和设备（吸取式．低压式，高压式， 见围２．３）。 三、吸取式气力输送 对于粉末或小颗粒物料，在短距离小功 圈２ 吸取武流程示意圈 维普资讯 http://www.cqvip.com
第ｌＯ卷第４期 石油化工设备技术 率时，可以采用吸取式气力输进（见图２）， 如对散装车辆的卸车，从管式反应器的管子 上部卸出催化剂，通常都采用吸取式为宜。 １．机器设备和各管路附件及管道的压力 损失△Ｐ 分别为： 其中Ｄ，为空气管道直径．１１２。 ２．系统全压Ｐ。 Ｐｃ＝ （ｗ。＋ｌｌｗ ）＋ｙＨ（１＋ ）十 △ｐ ＝∈ ÷Ｙ （１１） ＋ ‘ ｛；一‘Ｙ（１＋ Ｋ）＋ 式中∈ ——各类管件的阻力系数 在有关资 料中可以查得。 对应于管件的管道当量长度在有关资料 中也可以查得，并可以按下列关系式计算： ? －丢一÷ 等吖（１ ２） 或由式（１ ２）得 Ｌ ＝ Ｌ ｍ 式中Ｌ ——输送管道上各管件的当量 长度，１２２； ——管道阳力系数＝０。３５／］￣ｅ ”ｉ Ｒｅ： ｖ——空气在２０℃时的运动粘度＝１５．２５ Ｘ １０一 Ｉｌｌ ／ｓ。 管道的长度Ｌ－和Ｌｖ Ｌ ＝Ｌ＋∑Ｌ－ （１４） １ －军 ‘坫 Ｌ ——吸取点到分离器的计算长 度Ｊ１１２； Ｌ——吸取点到分离器的总长度，Ｉｌｌ； Ｌ ——分离器到空气净化（过滤器） 排放口舶计算长度，ｍ： Ｌ，～一分离器到空气净化排放Ｅｌ的总 长度，ｉｉｌ， Ｌ ｉ——空气管道上（Ｌ 段）各管件的 ． 当量长度，Ｌ ｉ＝ ｍ； ｐ０＋△Ｐｔ“ ‘等‘Ｙ ｋｇ／ｍ。（Ｇ） （１ ６＞ 式中Ａｐ ｏ——分离器的阻力（ｋｇｆ／ｍ。），可 按生产厂资料选择，一般为 ４ｏ，－￣８ｏｍｍ］－［２Ｏ（在入口速 度为８＂￣２０ｍ／ｓ时）： △Ｐ ｒ——过滤器或其它净化器的阻力． 一般为７ｏ＾一１ ５ｏｍｍＨ２Ｏ（在１ ｍ。过滤面积通过９＾一１８ｍ。／ｈ 时）； Ｈ——管道输送总高度，ＩＩ＇１； Ｄｒ－．输送净化空气管道的直径，１２１ 阱： ． Ｗ 式中ｗｖ——净化空气在管遭内流速ｍ／ｓ Ｑ——空气流量，ｍ。／ｓ。 要求分离器具有高效的分离作用，必须 在正确选择使用类型和布蛊时才能实现。在 管道Ｌ，中的流动属于空气，可以采用较大的 流速，以达到使用较小的管道直径，其速度 可采用ｗ ＝１０＾一１５ｍ／ｓ。按式（ｒ６）计算出 的Ｐｃ值比实际小些。 因为在降压的情 下气 体膨胀了，、ｖ是随着压力的下降而以平方的 关系增加．而Ｙ是直线下降的，这个与实际 小的差别是用有效压力差来平衡，即ｐ，。一 １．０ ７ｐｃ（用于３００＾一ｌｏｏｏｍｒｎＨ ２Ｏ的通风机）ｊ Ｐ ｃ＝１．１２ｐ ｃ（用于１０００，－￣３０００ｍｍＨ ２Ｏ风 机）． 从风机目录中按照Ｑ—Ｈ的特性曲线选 择通风机中合适的类型和型号。 四、低压式气力输送 低压式所需要压力极限为３０００ｍｍＨ Ｏ 维普资讯 http://www.cqvip.com
石油化工设备技术 Ｉ ９８９菲 但一般只需要１ ００ｏ一１ ５００ｍｍＨ ２０，因为 式中ｐｏ——系统全压，ｋｇｆ／ｍ （Ｇ）； 这样适应通风机的类型．其计算除与低压吸 ＂ｑｓｍ——混合设备输选器压力效率，一 取设备相同外，还须考虑混台设备压力的增 般仓下喷射输送器 ｅｍ ｏ．３２ 加（仓下喷射输送器．给料喷射输送器，压力 一ｏ．４２，给料喷射输送器 日 ＝ 输送罐），因此计算物料入口的空气表压Ｐ ｃ ０．４０—０．５ ５，压力输送罐ｑ 为： ＝０．７５一Ｏ．８５． ｐ ｃ＝ 一１０‘ｋｆｇ／ｍ （Ｇ）（Ｉ ７） 五 高压式气力输送（见图３） １．几点条件和要求 匿３压力输送典型流程示意圈 （１）由于加压空气逐渐膨胀的关系，沿管 到高的输送密度和较小的气力输送设备。 壁气体流动速度发生显著地变化． 重度种 （３）压力损失的所有部分形成了输送管 管道起点与终点的单位长度压力损失也发生 道整个阻力，这些阻力包括混合设备（输送 显著地变化，为实现经挤地运输，在选择空 器）的压力效率，预计算确定与流量有关的 气流速时，可以选混台设备（输送器）之后 所需压力和在选定输送密度时输送管道的直 输送管遣起点的最低限度数值。 径及长度。 （２）常用的空气压力为Ｏ．２一Ｏ ５ＭＰａ ２．预计算管道起点（物料入口）空气的 （Ｇ），在比例Ｑ／ｐ 值大时操作经济．可有 压力耻 效和５用空气压缩机的能妇， 低的流量，达 Ｐ ２￣０－＠ｒｌ ｓｍ旦 （１８） 式中０．９为保证均衡负荷和输送功率稳定 Ｐｃ—一输送器入Ｉ口压力。 恒压、自动调节器的备甩率； ３．预计算管道末端空气的压力Ｐ。 ｐｉ＝１＋１。～（ＡＦ。＋ＡＰ ＋ ）ｋｇｆ／ｃｍ （Ａ）（１。） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第１ｏ卷第４期 石油化工设备技术 一 ‘５Ｉ‘ ４．预计算管道直径Ｄ ｗ 值为空气管道入口处最低限度安全 等 ｍ 速度值。 ５．空气入口的真实压力ｐ ｚ ＝１０－４． ｉ 或由式（１ ０）Ｄ 一 确定 ｊ 中Ｔ——入口空气的绝对温度， Ｋ； 式中 ——长度ｄＬ管道的阻力微分 Ｒ——空气的气体常数＝２９．７２×１０～， ｍ／。Ｃ，或Ｒ＝８４８／Ｍ，Ｍ为分子 增量； 量（ｔｏｏ１）； ——ｐ ——空气入口压力，ｋｇｆ／ｃｍ。（Ａ）ｊ 管道阻力系数＝ ，对于内 ——空气的重度， ＝—ｆｆ 。 壁光滑的管道采用ｏ．０２ 将已确定的数值代入式（２ｉ），得 ｄｐ面…一等簪 ． 器 （２２） 训Ｐ ２为 Ｐ ２ √２Ｃ 二 Ｄ ? ５ 【＋ｐｊ… 式中 为压力系数，一般取ｏ．８；；Ｃ＝１ ０“ ２ｇ。‘ ? 。 如果从式（２ ３）算出的ｐ 与式（１８）预 物料阻力系数Ｋ值一般选用Ｋ＝０．３ ５— 计算的Ｐ。有明显差别时，刚须再修改管道 １。在计算输送粉末状和小颗粒。一ｌｏｍｍ混 直径Ｄ或输送密度 ，直至达到近似一致时 合千状物料时，可取Ｋ＝ｏ．５。 为止。 ６．系统全压Ｐｃ ｐ ＝—百＿ ｛— — ｗ ＋ ｗ ）＋ＹＨ（１＋【Ｉ）十１。‘［２ｃ（１十 Ｋ） Ｄ“¨ Ｌｌ州 Ｊ －１ ０ ａ 为了节约能源减少功率的消耗 在有Ｎｔ， 对各种物料的输送，应按有关规定作好 ＣＯ 气体使用条件时，用以输送粉媒等易爆 安全措施 ． 物质，可以达到既经济又安全的效果，但检 （本文编辑董长善） 埋 时注意缺氧。
气力输送设计计算方法
