32.5.2.3 气流速度    

气力输送系统中的实际输送风速的大小，是根据理论研究、实验结果以及气力输送系统运行中的经验数据综合选取的。输送风速过高会造成物料的破碎、管件的磨损和动力消耗的增加等缺点。而输送风速太低则容易引起掉料和管道堵塞，影响连续生产，因此恰当地选择输送风速是重要的。输送风速与粒子的悬浮速度有着密切的关系，一般按下面的原则选用：

1)  对粒度均匀的物料，气流速度取其悬浮速度的1.5～2.5倍。

2)  对粒度不均匀的物料，取粒度分布占最多比例的颗粒所测定的悬浮速度大一倍的风速。 3)  对粉状物料，为避免残留于管壁和易粘结成团的现象，往往需采用比悬浮速度大5～10倍的输送风速。   

4)  建议采用的气流速度  见表32.5.2.3。

输送风速与悬浮速度的关系

32.5.3 气力输送设计计算的一般步骤   

32.5.3.1 根据物料特性计算悬浮速度或沉降速度    

如果流体以等于颗粒自由下降时的恒定速度向上运动，则颗粒处于某一水平面上呈摆动状态恒位而不上不下，此时流体的速度称为该粒子的悬浮速度，对球形颗粒，它的大小可用下式表示：     

式中： —颗粒的悬浮速度，m/s；   

 —流体的密度，kg/m3； 

 —粒子的密度。Kg/m3；

 —阻力系数；

 —球形颗粒的直径，m；

 —重力加速度，m/s2。

根据近代相似理论的研究，已经证明，阻力系数C不是一个常数，而是随雷诺数(Re)、物体粒子的形状及表面状况等许多因素变化。C与Re关系可由下式近似地概括为：          

1) 在工程上对粉状物料的输送可以采用斯托克斯(Stokes)公式

取：    

即：        

代入式（5.3-1），得

32.5.3.2 根据悬浮速度和经验数据选定气流速度

根据理论计算或实测的粒子悬浮速度，再根据管道配置情况及混合比的大小，选取经验系数，并且参考已有成功的实例，确定合适的气流速度。

当温度改变时，由于空气的密度随之改变，所以必须对气流速度进行修正，可以用式5.3-12进行修正：          

按上式计算出空气量以后，还要根据输送方式和选用的设备类型，附加一定的漏气量。通常实际选用的空气量为理论计算得出的空气量的110～120%。

32.5.3.4 输送管直径D的计算

若输送的气流速度为 ，则输料管内径D可按下式32.5.3-15求得：

在设计时，输料管一般采用低压流体输送用焊接钢管。在输送食品、化学药品或石油化工的合成树脂等要求绝对避免混入铁锈的物料时，可采用不锈钢管或铝管。在任何场合均需选用与式32.5.3-15的计算值接近的标准管径。如果计算值与实选管径不一致，则必须按选用的管径和适当的气流速度及混合比，对空气量进行修正。    

32.5.3.5 计算系统的压力损失

对任何一种输送方式，选择的压气机械的最大排出压力(对吸送式为最大真空度)，必须大于以下各项压力损失之和 。

如在空气的吸入口设置过滤器或节流阀时，还要加上这些部件产生的压力损失。

    　　对于一般的气力输送管道，摩擦阻力系数可近似地按式32.5.3-17计算：

式中： m——取决于输送管道内壁粗糙的系数；

                对内壁光滑管， m＝1.0；

                对新焊接管， m＝1.3；

                对旧焊接管， m＝1.6；

        其中C是取决于供料方式的系数，其值约在1～10的范围选取。对回转式供料器定量供料取其最小值；如不连续从吸嘴吸料时，则取最大值。

        加速压损的大小，与压气机械的排气压力的大小有关，对高压压送式输送系统，由于最大排气压力很高所以加速损失影响不大。而对低压压送或吸送式输送系统，最大排气压力或吸引压力在±5000～6000 mmH20的范围，加速损失占很大的比例。因此，应尽可能采用定量供料的供料器或吸嘴，减少加速损失，以利于输送更多的物料。    

3)  输料管中的压力损失，是指以稳定状态输送物料时的输料管内的压力损失。输料管一般由水平管、倾斜管及弯管组成，而单位长度的压力损失是随管子的坡度和形状而变化，垂直管比同样长度的水平管压力损失大，倾斜管则介于二者之间，在弯管处产生更为显著的压力损失。弯管处的压力损失随物料的性质、混合比、气流速度、曲率半径与管内径之比等因素而变化，以水平管转为垂直向上的弯管压力损失为最大。    

        输送物料时，在直管部分的压力损失 ，一般可以根据纯气体时的压力损失 乘以压损比来计算：

表32.5.3.5-1 　　　　　　　不同和条件下的K值

表32.5.3.5-2 　　　　　　　　弯管的阻力系数 

4)  分离除尘器的压力损失 ，它是随分离器的类型和结构以及使用条件等因素而变化，可按式32.5.3-26计算；

5)  排气管的压力损失 ，是指从分离除尘器出口(吸送式为抽气机出口)至排气口的压力损失，由下式计算得到： 

   从理论上说，只要 就可以了,但在决定风机的容量时，必须考虑到设计误差和输送条件改变时的安全性，一般应加10～20%的裕量。

    以上的计算是不考虑空气的可压缩性．，即空气在输料管中膨胀很小，将气流速度及其密度看作不变时的计算方法。但是，对长距离的高压压送式或高真空吸送式，空气的压缩性不能忽略，可以将输料管划分成短的区段，每一区段依次用上述方法来求得总的压力损失。

    考虑了空气的可压缩性计算的压力损失值比不考虑时要小,因此按前者选定的压气机械功率可比后者小，所以按精确的计算是合理的，当采用同一台压气机械时，可以利用其剩余压力，尽可能提高其混合比，以高效输送物料。  

5.3.6 计算压气机械所需的功率N   

    实际上，跟据产品样本选择的压气机械所具有的空气量和压力，一般要比计算的大一些，因此，由于空气量与产品样本所给的数值不一致，从而会影响压力损失的变化。如果按产品样本所给定的空气量进行输送，必须验算此时所需的输送压力是否在压气机械的最高排气压力(吸送式为最大真空度)的限度内，如果超过了最大值，必须重新设计，可加大输料管内径，以减少混合比，或改变输料路线，缩短当量长度。或改用压力损失小的分离器，以降低输送压力。

32.6  气力输送管道的布置与安装

   气力输送管道本身构造简单，除磨损外几乎不发生什么问题。但在布置输送管道时，为了保证其安全可靠和节能，应注意以下几点。

32.6.1 要使输送管道尽可能短。   

32.6.2 由于容易堵塞的集块均发生在水平直管部分，所以水平直管段不宜过长。    

32.6.3 由于弯管的压力损失特别大，造成输送不稳定并使物料颗粒易于破碎，所以应尽量减少弯管数目，并且要选用曲率半径大的煨弯弯管。    

32.6.4 在供料器后应设置10 m左右的加速用水平管，如果忽略这一点，而直接连接上弯管就容易产生堵塞。    

上面各项也有相互矛盾的情况，这时应权衡输送条件和压力损失等。然后适当地加以取舍和选择。特别是由水平转为垂直上升的弯管，压力损失较大，对流动方式的影响也大；应尽量少用。还有，此时曲率半径应比其它弯管稍大一些，取煨弯半径R＝10DN左右比较安全，而对于其它由水于转为垂直下降或由垂直上升转为水平的弯管。一般采用曲率半径R≈6～10DN左右。但是，其中由垂直下降转为水平的弯管，由于弯曲前后粒子速度的差别甚大；压力损失也大，要注意弯曲后的再加速。    

对于管道的布置。试举一例说明，(见图32.6.0.0)，当P点到Q点进行水平及垂直输送时，可以选择不同的方法。当采用压送输送时，供料器一般可布置在料斗的下面，物料体往往是下落供给，因此混入段大都装在水平管中，此时管道布置可考虑采用①②③④等型式。①的管道最短是比较理想的，但当管道架空敷设时，则需要较多的支架，这时的压力损失依倾角而变，有可能做到和水平管相同。实际上，通常按②型布置管道，但当L特别长时，可能会产生脉动。因此，如果象③那样将水平部分分为两段，则输送就会稳定些。采用③型时，在供料器后应设置10米左右的混入段水平管(即助走距离)后再接入垂直管。

    当采用吸送输送时，吸嘴构造中的混合部分多装在垂直上升管中，所以，管道布置如图32.6.0.0中。⑤⑥型所示。⑤型中有水平输送区段，而⑥型则下倾斜落下的输送区段，这两种型式主要用于港口等处的装卸作业。根据作业的性质，往往采用⑥型，并且以输送理论上来看，⑥型也比较有利。

图32.6.0.0　各种方式的管道布置

管道布置在厂房内墙壁上或地板上，虽有利于维护和管理，但根据输送条件，也可安装在天花板上、屋顶上或在地下敷设。此外，如果输送距离较长，压力损失较大，由于空气膨胀，在中途须加大管径，为了防止管道因脉动流而产生振动，还须设置牢固的支架。