氣力輸送的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(2)
?。常薄」鈮毫?
空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))排氣壓力等于輸送線(xiàn)路的壓降加上供料器、收塵器、閥等壓降之和,再乘以一個(gè)安全系數(shù)(約為1.1);如果空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))和供料器之間管道較長(zhǎng)(如超過(guò)50m),還需加上傳遞壓損;在供氣線(xiàn)路中調(diào)節(jié)空氣量裝置如節(jié)流噴嘴等的壓損也必須考慮進(jìn)去。 3.2 體積流量
如果空氣的質(zhì)量流量 ma(kg/s)已確定,那末可用近似方法求得標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量V0(m3/s) ,見(jiàn)式(1)。
?。?=0.816ma (1)
體積流量也可通過(guò)輸送空氣初始速度來(lái)表達(dá)。首先依據(jù)輸送參數(shù)(由理想氣體定律產(chǎn)生)可計(jì)算輸送空氣初始速度;然后根據(jù)式(2)可求得V0值,見(jiàn)式(4)。
?。觯剑矗?VoT/πd2pTo (2)
式中:v--輸送空氣初始速度m/s;
p0--標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,101.3kPa(絕對(duì));
T--輸送空氣溫度,K;
d--管道內(nèi)徑,m;
p--管道起始端空氣壓力,kPa;
T0--標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度,288K。
由式(2)得到(3):
V0=πd2pT0v/4p0T (3)
將p0和T0值代入(3)得:
?。?=2.23d2pv/T (4)
需要說(shuō)明的是V′O值是在管道內(nèi)輸送物料所需空氣的體積流量,而所選空壓機(jī)風(fēng)機(jī)排氣量必須考慮供料器和管道閥門(mén)等的泄漏量。對(duì)正壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō),旋轉(zhuǎn)葉片供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的15%~20%,而雙翻板閥供料器的空氣泄漏量約為鼓風(fēng)機(jī)排氣量的10%。
?。常场毫m用范圍
正壓系統(tǒng)中各類(lèi)空壓機(jī)(風(fēng)機(jī))的壓力適用范圍如圖3所示。對(duì) 低 壓 系 統(tǒng) ( 約 10kPa),,軸流式或離心式風(fēng)機(jī)都是適宜的,具體選擇取決于系統(tǒng)負(fù)荷和需要的操作壓力特性。這類(lèi)風(fēng)機(jī)常用于稀相輸送,作為文丘里式和旋轉(zhuǎn)葉片供料器的供氣源,系統(tǒng)中使用薄壁管道。
當(dāng)排氣壓力小于100kPa時(shí),廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。該類(lèi)型具有寬廣的體積流量范圍并能提供無(wú)油空氣。此外,它有恒定的速度曲線(xiàn),當(dāng)傳遞壓力增加時(shí),體積流量?jī)H輕微減少,從而保證了物料在一定壓力下的懸浮流動(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)排氣壓力大于100kPa時(shí),往復(fù)式和螺桿式空壓機(jī)都能滿(mǎn)足氣力輸送系統(tǒng)中所需最高壓力。單級(jí)回轉(zhuǎn)滑片式空壓機(jī)的工作壓力可達(dá)到400kPa(表壓)。
真空泵在圖3中沒(méi)有列出,因?yàn)檫@類(lèi)設(shè)備選用比較少。對(duì)負(fù)壓系統(tǒng),如真空不是太大,常使用離心式通風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī);對(duì)于較高真空,則采用水環(huán)或液環(huán)式真空泵。
?。唇?jīng)濟(jì)性分析
當(dāng)幾種氣力輸送系統(tǒng)都適用于某一具體應(yīng)用時(shí),應(yīng)選擇最經(jīng)濟(jì)的。這里主要以倉(cāng)式泵的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例,證實(shí)通過(guò)選擇最佳罐尺寸和最佳操作壓力可大大降低能耗和操作費(fèi)用。
?。矗薄⊥顿Y費(fèi)用
總的來(lái)說(shuō),高壓密相輸送中空壓機(jī)和供料器的價(jià)格比較昂貴;低壓稀相輸送系統(tǒng)中管道和收塵器的費(fèi)用較貴。當(dāng)輸送距離小于50m,使用稀相系統(tǒng)的投資費(fèi)用低;超過(guò)50m,密相系統(tǒng)的投資費(fèi)用較低。對(duì)磨琢性物料的輸送,用能周期性更換的零件如彎管等代替昂貴的耐磨合金零件可降低投資費(fèi)用。
?。矗病〔僮髻M(fèi)用
主要?jiǎng)恿M(fèi)用來(lái)自空壓機(jī),其次是旋轉(zhuǎn)葉片供料器和螺旋泵及袋除塵器,其它設(shè)備的動(dòng)力消耗相對(duì)空壓機(jī)來(lái)說(shuō)是很小的。
使用集中氣源可減少系統(tǒng)投資費(fèi)用,但其操作費(fèi)用比單獨(dú)供氣要高得多。如工廠(chǎng)集中氣源壓力為(600~700)kPa,而氣力輸送系統(tǒng)所需壓力僅為100kPa,則使用集中供氣費(fèi)用要比單獨(dú)供氣高出一倍左右。如果必須使用集中供氣,那末高壓空氣將主要用于倉(cāng)式泵和分級(jí)管道。
密相系統(tǒng)的操作費(fèi)用總是較低的。當(dāng)輸送距離為50m時(shí),稀相輸送操作費(fèi)用是密相輸送的5倍以上(依據(jù)倉(cāng)式泵使用情況);隨輸送距離增大,這個(gè)差異將減少。操作費(fèi)用主要來(lái)自電機(jī)的功率消耗,可用式(5)進(jìn)行粗略估算。
P=165ma1n(p1/p2) ?。?5)
或 P=202VO1n(p1/p2) (5-1)
式中:P--電機(jī)消耗功率,kW
p1--空氣進(jìn)氣壓力,kPa(絕對(duì))
p2--空氣排氣壓力,kPa(絕對(duì))
電機(jī)消耗功率乘以單位電價(jià)即為每小時(shí)操作費(fèi)用。
4.3 倉(cāng)式泵實(shí)測(cè)結(jié)果
?。矗常薄∽罴压蕹叽?nbsp;
倉(cāng)式泵的壓力罐有效容積VB影響系統(tǒng)所需能量。圖4為一個(gè)實(shí)際運(yùn)行倉(cāng)式泵輸送裝置的壓力罐有效容積特性曲線(xiàn)。其中實(shí)際輸送階段功率消耗P是在空壓機(jī)聯(lián)軸節(jié)處測(cè)得。在雙倉(cāng)系統(tǒng)中,VB,ges是二個(gè)相同的單罐容積之和(=2VB)。輸送水泥時(shí)空壓機(jī)輸出壓力為pv=400kPa(表壓),輸送粉煤灰時(shí)空壓機(jī)輸出壓力為pv=300kPa(表壓)。圖中還定性地顯示了隨著罐尺寸減少,每小時(shí)所需輸送周期次數(shù)nch增加的趨勢(shì)。
如圖4所示,當(dāng)罐尺寸大于臨界容積時(shí),其功率消耗獨(dú)立于罐尺寸;當(dāng)罐尺寸小于臨界容積并降至極限容積時(shí),相應(yīng)的無(wú)效時(shí)間會(huì)成倍增加。為了完成給定的額定輸送量Ge,就需要在剩余的有效輸送時(shí)間內(nèi)用一個(gè)較高的實(shí)際輸送量GS來(lái)補(bǔ)償。
雙倉(cāng)系統(tǒng)(一個(gè)罐加壓和輸送,另一個(gè)罐排氣和進(jìn)料)罐的臨界容積比單倉(cāng)系統(tǒng)罐的臨界容積低。比較圖4中兩個(gè)系統(tǒng)功率消耗P可以看出,雙倉(cāng)系統(tǒng)比單倉(cāng)系統(tǒng)的能耗更低。
從能量觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,最佳罐容積就是其臨界容積。粉煤灰和水泥相比,粉煤灰具有更好流動(dòng)和輸送性能,其能耗也明顯減少。
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