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走進微觀世界12 | 氣力輸送系統的組成(上)
2021年12月22日 發布 分類:粉體入門 點擊量:544
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氣力輸送裝置一般由氣源、供料裝置、管道和管件、氣固分離器、除塵器以及各測試儀器組成。這些部件結構性能的合理選擇、配置與正確計算,對氣力輸送裝置運行的經濟性和可靠性有很大的影響。

氣源

氣源是氣力輸送系統運行的能量來源。它向系統提供一定壓力和流量的氣體,以克服系統中的各項壓力損失。因此,正確地選擇氣源裝置對系統的穩定運行十分重要。選擇氣力輸送系統氣源裝置的首要條件是當輸送管內壓力變化較大時氣體流量變化較小。考慮到系統的沿程壓損及局部壓損,氣源的工作壓力應比系統的最高工作壓力高 20%左右;對于系統工作壓力要求較低的場合,可以經減壓閥減壓后再供人系統中。

空氣壓縮機、鼓風機和離心通風機都是空氣處理機械,可分別作為各種氣力輸送系統的氣源,在氣力輸送工程領域具有廣泛的應用。但離心通風機輸送氣體的壓力很小,可將氣體看作是不可壓縮的;鼓風機與空氣壓縮機輸送氣體的壓力很大,氣體是可壓縮的。三者輸送的氣體壓力大致如下:離心通風機的排氣壓力小于鼓風機的排氣壓力大于壓縮機的排氣壓力。離心通風機與鼓風機的排出流量大,壓力較低,一般適用于短距離的稀相輸送和除塵過程;空氣壓縮機主要為容積式,它包括往復式壓縮機和螺桿式壓縮機,適合于一般的密相氣力輸送系統。

1)空氣壓縮機

空氣壓縮機種類有很多,常用的有活塞式空氣壓縮機、螺桿式空氣壓縮機和離心式空氣壓縮機。其中螺桿式空氣壓縮機的結構示意如圖所示,空氣的壓縮主要是依靠機殼內相互平行嚙合的陰陽轉子的齒槽容積的變化來實現的。轉子副在與它精密配合的機殼內轉動,使轉子齒槽之間的氣體不斷地產生周期性的容積變化,并沿著轉子軸線由吸入側推向排出側,完成吸入、壓縮、排氣三個工作過程。

螺桿式空氣壓縮機的結構示意

螺桿式空氣壓縮機的結構示意

螺桿式空氣壓縮機廣泛用作氣力輸送系統的氣源設備,它具有其他類型空氣壓縮機無可比擬的優點,具體如下。

①螺桿式空氣壓縮機的轉速較高,而且體積小、質量輕,因而經濟性好。

②螺桿式空氣壓縮機沒有往復質量慣性力,動力平衡性能好,故體積可以很小。

③ 螺桿式空氣壓縮機結構簡單緊湊,易損件少,所以運行周期長,使用可靠

④ 螺桿式空氣壓縮機具有強制輸氣的特點,即輸送量幾乎不受壓力的影響。在較寬的工作范圍內,仍可保持較高的效率。

2)羅茨鼓風機

對于羅茨鼓風機,它主要是依靠兩個“8” 字形轉子的轉動,使進氣側工作室的容積增大形成負壓而進行吸氣,使出口側工作室容積減少來壓縮氣體以及輸送氣體的,故稱之為定容式鼓風機,其結構如圖(b)所示。羅茨鼓風機的兩個轉子之間以及轉子與機殼之間均保持一定的間隙,間隙的大小前者一般為 0.4~0.5mm,后者一般為 0.2~0.3mm。一方面可以避免轉子與轉子之間和轉子與機殼之間的摩擦,另一方面可以保證輸送風量不致因空隙過大造成泄漏而影響機械效率羅茨鼓風機現已經廣泛應用于氣力輸送系統中,與常規的低壓旋轉閥組成理想的組合。它的出口與人口的靜壓差稱為風壓,單位為 Pa。工作狀態時,羅茨鼓風機所產生的壓力取決于管道中的阻力。當轉速一定時,隨著壓力的變化,風量的變化值較小,這種工作特性適用于氣力輸送裝置工作時壓力損失變化很大而風量變化很少的情況,不會對系統的穩定性造成影響。同時其軸功率隨著靜壓力的增加而增大,應空載啟動,逐漸增壓,以防事故的發生。

羅茨鼓風機羅茨鼓風機

(a)實物               (b)結構

羅茨鼓風機

3)離心式通風機

對于離心式通風機,由于其一級壓縮比值較小,為了適應高料氣比或長距離的氣力輸送,必須采用高速或多級壓縮的離心式通風機。離心式通風機的風量受風壓的影響很大。在氣力輸送系統中,壓力的波動是很正常的,對于離心式通風機,壓力的波動會造成風量的變化。當輸料管中的阻力明顯增大時,通風機排出口的壓力會提高以克服輸送阻力,這樣會使其出口風量相應減小,從而使料氣比增大,導致管道堵塞。因此,這類氣源機械設備在氣力輸送系統中的運用不太可靠。

供料裝置

供料裝置是氣力輸送系統的主要部件之一,用以將物料連續地供人輸送管道中,它的設計是否得當對系統的性能會產生顯著的影響。常用的發料器主要有倉式泵、文丘里式供料裝置以及旋轉葉片供料裝置等,這些供料裝置在實際中都得到廣泛的應用。設計供料裝置時需要考慮很多方面的因素,要能夠均勻定量的供料、降低裝置的漏氣率、減少物料的破碎、降低功率消耗、進出料要通暢等。綜合考慮這些要求并分析其主次進行設計,同時還應該考慮物料性質隨溫度、濕度、壓力等因素的變化,以及物料的黏附性、磨削性和腐蝕性等。

1)倉式泵

倉式泵是輸送系統的重要部件之一,如圖所示。它主要應用于正壓(壓送)式輸送中,其操作使用性能與料氣比、輸送穩定性以及輸送能力等密切相關。在實際工況中,倉式泵主要有上引式和下壓式兩種出料方式,兩種不同的倉式泵在結構和出料方式的不同造成了不同的給料特性和流動特性。上引式是物料經下部吸料、流化后,從泵體上部引出;下壓式主要是利用物料的重力作用和壓力進入輸送管道,料氣比較大。兩種不同的倉式泵都被廣泛使用。

倉式泵

倉式泵

2)文丘里供料器

文丘里供料器是最簡單的供料設備。文丘里供料器的工作原理主要是利用噴嘴或收縮段噴出的氣流在喉部產生負壓(低于一個大氣壓),依靠物料顆粒的重力作用下落和喉部產生的負壓環境將物料吸入文丘里供料器中,高速氣流在漸擴管內將物料顆粒加速并轉化為輸送壓力,從而對物料進行輸送。由于動能轉化為輸送壓力效率較低,因此輸送距離和輸送量有限。但是文丘里供料器具有設備構造簡單緊湊、設備價格便宜、輸送穩定性和連續性好、占地面積小等優點,廣泛應用到各種工況系統中。


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