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江蘇道金智能制造科技股份有限公司 2019-03-21 點(diǎn)擊4586次
本文以奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用為例闡述了粉體氣力輸送設(shè)計過程及應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題及注意事項。 通過理論計算， 得出粉體氣力輸送時， 風(fēng)機(jī)的壓力不能低于6 730.34 Pa。 另外， 要做好進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口 的空氣的除濕加熱工作。
奶粉在連續(xù)化生產(chǎn)中，成品送入粉倉進(jìn)行暫存是為下道工序的順利進(jìn)行而設(shè)置。 從噴霧干燥塔出來的粉送至粉倉一般采用氣力輸送方式來完成。 它分為壓送及吸送2 種。 近年來在輸送粉過程中也出現(xiàn)過不少問題， 這些問題主要有：輸送時的混合比選擇不合適； 輸粉管道直徑不合適； 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓偏小； 進(jìn)入風(fēng)機(jī)的空氣沒有做好除濕處理或除濕效果不佳， 從而導(dǎo)致送粉不暢， 管道容易堵塞等問題的發(fā)生。
本文以奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用為例，闡述了風(fēng)力送粉設(shè)計與應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題及注意事項。
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1 粉體氣力輸送的設(shè)計過程
1.1粉體氣力輸送的設(shè)計參數(shù)
物料介質(zhì)為奶粉， 生產(chǎn)能力857 kg/h， 環(huán)境溫度20 ℃；奶粉的平均粒徑35 μ m， 堆積密度（ ρ ） 0.6 t/m 3 ， 溫度50 ℃，比熱容3.51 4 kJ/kg?℃； 當(dāng)?shù)卮髿鈮喊? .01 3X1 0 -6 MPa計算， 水平輸送距離為35 m（ 傾斜角60 o ） ； 旋轉(zhuǎn)出料閥出粉， 旋風(fēng)分離器卸粉。 本例按吸送進(jìn)行設(shè)計。
1.2 系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及計算
選 定 質(zhì) 量混合比 ， 即 單位時間 內(nèi) 輸 送粉 塵 質(zhì) 量與所需空氣質(zhì)量的比值， m=G/G 1 ， 本例質(zhì)量混合比為4，則空氣質(zhì)量=G 1 =857/4=21 4.2 kg/h， 空氣體積流量：M=21 4.2× 1 .205=258.2 m 3 。粉 塵 與 空 氣 的 混 合 溫 度 （ t 1 ） 按 下 式 計 算 ：t 1 =（ mt 2 c+ t 0 c） /（ mc+c） ， 式中 ： t 0 -最初的混合溫度， 取空氣溫度（ ℃） ； t 1 -混合溫度（ ℃） ； t 2 -奶粉溫度（ ℃） ； c-空氣的 比熱， c=1 .005 kJ/kg? ℃， t 1 =（ 4X50× 1 . 005+20× 1 . 005)/（ 4× 1 . 005+1 . 005）=44（ ℃） 。
混 合 溫 度 下 空 氣 的 密 度：ρ空 = 1 . 2 9 3 × 2 7 3 /（ 2 7 3 + t 1 ） × ρ0 /ρ 1 = 1 . 2 93 × 2 7 3 /（ 2 7 3 + 44） ×（ 1 .01 3× 1 0 -6 ） /（ 1 .01 3× 1 0 -6 ） =1 .1 1 4 kg/m 3 。根據(jù)d， ρ 空 和t 1 查懸浮速度圖線， 得懸浮速度 [1 ] ： u約為0.01 8 m/s， 乘以修正系數(shù)0.6， u為0.01 08 m/s。
粉塵在管道中的速度 ： u 1 =a +BL 2 ， 式中： u 1 -管道中氣流速度（ m/s） ； a-速度修正系數(shù)， 這里a=1 6； B-系數(shù)， 這里B=5× 1 0 -5 ； L-管道水平長度（ m） ， L=35 m。則u 1 =a +BL 2 =1 6 +5× 1 0 -5 × 35 2 =1 2.45 m/s。輸送管道直徑 [1 ] ： D=1 /53.1 ， 式中： D-管道直徑（ m） ； G– 輸送粉塵質(zhì)量（ kg/h） ， 這里G=857 kg/h。
則D=1 /53.1 =1 /53.1 =0.074m， 因此取外徑為80 mm， 壁厚為3 mm的不銹鋼管。
1.3 系統(tǒng)壓力損失計算
1 .3.1 給料裝置的壓力損失計算
本例給料裝置按旋轉(zhuǎn)出 料閥 供料計算： Δ P= B 1 m（ ρ u 2 1 /2）
式中： Δ P-給料裝置的壓力 損失（ Pa） ； B 1 -物料在輸管道內(nèi)速度與輸管道內(nèi)空氣速度之比值的平方， 即B 1 =（ u c /u 1 ）2 。 uc = u 1 - u=1 2.45-0.01 08=1 2.4392 m/s， 則B 1 =（ 1 2.4392/1 2.45）2 =0.998。則ΔP=B 1 m（ ρ u 2 1 /2） =0.998× 4（ 0.6× 1 2.45 2 /2）=1 85.6 Pa
1 .3.2 粉塵啟動的壓力損失
Δ P 1 =（ 1 +B 1 m） × （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： h-提升高度（ m）。
則Δ P 1 =（ 1 +B 1 m） × （ ρ u21 /2） =（ 1 +0.998× 4）× 0.6× 1 2.45 2 /2=232.1 3 Pa
1 .3.3 粉塵提升的壓力損失
Δ P 2 =9.8u 1 /u c （ mρ h） =9.8× （ 1 2.45/1 2.4392）× 0.6× 7=41 .2 Pa（ 提升高度h=7 m）
1 .3.4 彎管的壓力損失（ 1 ） 傾斜管道壓力損失（ 傾斜管道與水平成60 o ， 傾斜長為8.08 m） 按下式計算：Δ P 3 =?（ L/D） （ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ?-系數(shù)， ?=K 0 （ 0.01 25+0.001 1 /D） ，K 0 =1.25 D（ a/（ a-1） )， a=u 1 /u=12.45/0.0108=1 152.7，K 0 =1 .25× 0.074（ 1 1 52.7/（ 1 1 52.7-1 ） ） =1 .251 ，?=1 .251 （ 0.01 25+0.001 1 /0.074） =0.034。則Δ P 3 =0.034（ 8.08/0.074） （ 0.6× 1 2.452 /2）（ 1 +1 .251 × 4） =1 036.5 Pa（ 2） 彎管的壓力損失按下式計算： ΔP 4 =ξ （ 1 +Km）× （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： ξ -系數(shù)， 這里ξ =0.062； K-系數(shù)，這里K=1 .6。則 Δ P 4 = ξ （ 1 + Km ） × （ ρ u21 /2 ） = 0 . 0 6 2 X（ 1 +1 .6× 4） X0.6× 1 2.45 2 /2=21 .33 Pa
這 里 按 2 個 彎 頭 計 算 ， 其 總 壓 力 損 失 為2ΔP 4 =2× 21 .33=42.66 Pa
1 .3.5 水平輸送管道的壓力損失
水平輸送管道的壓力損失按下式計算： ΔP 5 =?（ L/D）（ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ?-系數(shù)， 這里?=0.062；K 1 -系數(shù)， 這里K 1 =0.269。則Δ P 5 =0.034（ 34.75/0.074） （ 0.6× 1 2.452 /2）（ 1 +1 .251 × 4)=4 457.6 Pa
1 .3.6 物料經(jīng)過旋風(fēng)分離器時的壓力損失
Δ P 6 =0.1 02ξ1 （ rv2 /2g） [1 ～ 3] ， 式中： r-空氣密度，1 .1 87 kg/m 3 ； v-進(jìn)入旋風(fēng)分離器的空氣速度， 這里按20 m/s計算； ξ 1 -阻力系數(shù)， 這里ξ 1 =5。則 Δ P 6 = 0 . 1 0 2 ξ1 （ r v2 / 2 g ） = 0 . 1 0 2 × 5 ×（ 1 .1 87× 20 2 /2× 9.81 ） =1 2.34=1 23.4 Pa
1 .3.7 總的壓力損失
ΔP 總 =λ (ΔP+ΔP 1 +ΔP 2 +ΔP 3 +ΔP 4 +ΔP 5 +ΔP 6 ） ，式中： λ -安全系數(shù)， 這里λ =1 .1 。則ΔP 總 =1 .1 （ 1 85.6+41 .2+232.1 3+1 036.5+42.66+4457.6+1 23.4） =6 730.34 Pa由 計 算 結(jié) 果 可 知 選 擇 風(fēng) 機(jī) 時 ， 其 風(fēng) 壓 不 得 低 于6 730.34 Pa。
2氣力輸送的除濕問題
我國南北方的空氣相對濕度相差較大。 同一地區(qū)隨著季節(jié)的變化其空氣相對濕度值也有很大差異。 在我國東北、華北、 西北等地區(qū)， 受空氣相對濕度的影響不大， 或說有利于噴霧干燥生產(chǎn)， 而在我國南方尤其是沿海地區(qū)影響卻比較大。 主要原因是空氣中水分含量高， 即空氣相對濕度大， 在這些地區(qū)， 在空氣相對濕度最大的季節(jié)里生產(chǎn)時 [4～ 6] ， 奶粉水分含量容易超標(biāo)， 粉體氣力輸送過程中， 進(jìn)入管道的空氣如果不進(jìn)行除濕處理在管壁上容易產(chǎn)生凝結(jié)水， 導(dǎo)致管道堵塞頻發(fā)而影響正常生產(chǎn)。 因此， 進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口 的空氣必須經(jīng)過除濕加熱處理后才可進(jìn)入風(fēng)機(jī)。 在選擇除濕機(jī)時應(yīng)把當(dāng)?shù)匾荒晁募咀畲笙鄬穸葏?shù)、 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、 風(fēng)機(jī)所處的工作環(huán)境參數(shù)除濕后空氣所要達(dá)到的理論相對濕度值及除濕后空氣的溫度提供給除濕機(jī)的生產(chǎn)廠家， 作為除濕機(jī)選擇設(shè)計的依據(jù)。
3 結(jié)束語
粉體氣力輸送的優(yōu)點(diǎn)是粉塵不容易受污染且節(jié)省人力 物力， 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化自 動化生產(chǎn)。 不但在奶粉工業(yè)生產(chǎn)中有應(yīng)用， 在其它食品及發(fā)酵行業(yè)上也都有應(yīng)用。 文中主要針對近些年來在奶粉工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些主要問題進(jìn)行了 理論計算， 這些也是在應(yīng)用過程中最容易出現(xiàn)的問題。 此外， 粉體氣力輸送的使用維護(hù)也很重要， 如要保持管道系統(tǒng)密閉不得漏氣； 要定期清洗粉體氣力輸送的管道； 間歇生產(chǎn)時要檢查管道內(nèi)是否殘留粉塵， 有滯留的粉塵如果不及時清理徹底再生產(chǎn)時極有可能引起風(fēng)送受阻。