鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)說明書201111.前言1.1簡(jiǎn)介氣力輸送技術(shù)開始于19世紀(jì)早期。1810年，Medurs提出了郵件氣力輸送方案；1824年，首創(chuàng)了氣力輸送的實(shí)驗(yàn)裝置；1853年，Clark首創(chuàng)了氣力輸送系統(tǒng)；20世紀(jì)30年代丹麥研制的粉體正壓輸送裝置標(biāo)志著高壓氣力輸送的成熟。近十幾年來，氣力輸送技術(shù)的發(fā)展迅速，新的輸送裝置相繼問世，如德國(guó)的內(nèi)重管式，英國(guó)Warren-springse實(shí)驗(yàn)室的脈沖氣到式，日本的成栓器脈沖式氣力輸送裝置等，目前，氣力輸送廣泛地應(yīng)用于電力，制藥，采礦，化工，食品等部門。目前遇到的問題：物料的機(jī)械損傷沒有徹底的解決；Segler，H.Kotmah通過研究發(fā)現(xiàn)，受氣流速度，料氣比，管路設(shè)計(jì)，物料特性等影響，物料在輸送過程中會(huì)產(chǎn)生機(jī)械損傷，影響因素不同，損傷程度也不同。稀相氣力輸送，系統(tǒng)消耗大，一般為提升機(jī)2-4倍,為帶式輸送機(jī)的15-40倍對(duì)于短距離的輸送其動(dòng)力消耗更大，物料的氣力輸送為負(fù)壓式氣力輸送，整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓下出料，對(duì)料器，除塵器的密封性要求較高，致使出料器，除塵器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。氣力輸送原理不成熟，其理論計(jì)算均處于探索發(fā)展階段；管路的壓力損失，物料輸送速度，氣力流量的測(cè)量仍然采用實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。由于以上的種種原因，制約了氣力輸送的發(fā)展!新發(fā)展及發(fā)展方向：20世紀(jì)90年代以來,大量的科技工作人員不斷地對(duì)氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，取得了一系列的成果，特別是在提高氣力輸送效率的關(guān)鍵性問題，在壓力降，氣流速度和輸送速度，磨損等方面成績(jī)尤為突出。H.Kalman提出可以通過機(jī)械設(shè)計(jì)及流動(dòng)形式的選擇來控制磨損；Splapman低速濃相氣力輸送的壓降做了實(shí)驗(yàn)性描述，并指出在長(zhǎng)管中由于氣體有軸向膨脹，使得壓力變法呈非線性變法；國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)林江由研究氣固速度比，得到了與壓降相關(guān)的固粒運(yùn)動(dòng)速度等特性。此外，隨著電子信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，在氣力輸送中也得到了廣泛的應(yīng)用。人們開始利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)氣力輸送過程進(jìn)行模擬分析，對(duì)氣力輸送系統(tǒng)的部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。美國(guó)Ford公司開始開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理；浙江大學(xué)的楊輝利用工程設(shè)計(jì)法和計(jì)算機(jī)模擬的有機(jī)結(jié)合開發(fā)了氣力輸送系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加可靠合理；浙江大學(xué)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)理分析相結(jié)合的軟測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣力輸送粉料的在線測(cè)量；東南大學(xué)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射能力設(shè)計(jì)了三層前饋式，用于傳熱法預(yù)測(cè)氣固兩相中的固相量。目前氣力輸送系統(tǒng)采用帶模擬的PLC在線連續(xù)檢測(cè)控制方式。有的利用傳感器對(duì)輸送管道中固體顆粒進(jìn)行在線質(zhì)量流量的測(cè)量等；有的使用變頻調(diào)速器降低輸送能耗。一些新的防止堵塞和減輕磨損的輸送管路在不斷的出現(xiàn)，如：雙套管輸送，栓塞式密相輸送。氣力輸送技術(shù)雖然有近百年的歷史，但是對(duì)其的研究方興未艾。隨著輸送理論的成熟與相應(yīng)技術(shù)的進(jìn)步，氣力輸送技術(shù)將逐步形成一套完善的理論體系1。1.2氣力輸送系統(tǒng)的分類QS5氣力輸送實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)及垂直提升部分設(shè)計(jì)2到目前為止尚沒有闡述各種型號(hào)氣力輸送系統(tǒng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),概括地說,可分為氣力輸送機(jī)和空氣輸送槽兩大類。氣力輸送機(jī)（1）低壓式氣力輸送系統(tǒng)該系統(tǒng)物料是在真空或正壓下導(dǎo)入空氣(或氣體)流中。這種系統(tǒng)由普通的正壓系統(tǒng)、負(fù)壓(真空)系統(tǒng)，正、負(fù)壓混合系統(tǒng)以及閉合回路系統(tǒng)構(gòu)成。（2）機(jī)械式氣力輸送系統(tǒng)這種系統(tǒng)在輸送管線的入口通過特殊設(shè)計(jì)的像渦輪螺旋一類的供料器把空氣物料一起混合，這種供料器將物料送入混合室與空氣噴咀氣掩接觸而被輸送這種機(jī)械式氣力系統(tǒng)要求較高的空氣壓力，產(chǎn)生純氣力系統(tǒng)密集的固體梳。（3）高壓式氣力輸送系統(tǒng)在該系統(tǒng)中空氣進(jìn)入被貯存的物料，從而引起物料的流動(dòng)。物料加入叫“送罐”的高壓倉(cāng)，進(jìn)入此倉(cāng)的高壓氣體將物料送入輸送管道并被運(yùn)走，這“密相”系統(tǒng)或“發(fā)送罐”系統(tǒng)。操作壓力越高就意味著效狀固體物料能在高的濃度及更長(zhǎng)的距離下被輸送。（4）脈沖式氣力輸送系統(tǒng)脈沖式氣力輸送系統(tǒng)要連續(xù)不間斷地提供補(bǔ)充空氣進(jìn)入輸送管線，以送的物料保持流態(tài)化，并沿整個(gè)輸送長(zhǎng)度流動(dòng)2。2本課題詳述及理論計(jì)算2.1課題相關(guān)QS5循環(huán)式氣力輸送試驗(yàn)臺(tái)總體及提升部分設(shè)計(jì)。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，氣力輸送系統(tǒng)正越來越得到關(guān)注，過程裝備實(shí)驗(yàn)正建設(shè)這一輸送系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)為此項(xiàng)目準(zhǔn)備的。主要內(nèi)容如下：(1)適應(yīng)物料：砂，石，熟料及粉狀物料，堆積密度1.8；(2)物料粒度：=10mm；(3)水平輸送斜槽長(zhǎng)度：5m；(4)輸送高度：4m；(5)輸送量：100-500kg/s；(6)垂直輸送風(fēng)速：4m/s-30m/s可調(diào)控制；(7)輸送風(fēng)機(jī)功率（或電流電壓）可顯示；總體方案設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；跟蹤并參加現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試；圖樣設(shè)計(jì)：QS5循環(huán)氣力輸送試驗(yàn)臺(tái)總圖及垂直輸送部分全套圖樣。2.2應(yīng)解決問題(1)提升機(jī)，螺旋喂料機(jī)以及收塵器的尺寸參數(shù)；(2)螺旋喂料機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(3)機(jī)械間的連接結(jié)構(gòu)；(4)通用件，標(biāo)準(zhǔn)件的選用；(5)實(shí)驗(yàn)室布局；鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)說明書201132.3解決方案(1)根據(jù)資料將提升機(jī)，收塵器的各項(xiàng)參數(shù)，如：提升及管道直徑，風(fēng)機(jī)風(fēng)量，收塵器進(jìn)口大小，直徑，圓柱高，圓錐高等按公式或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得出；(2)查找資料樣圖，先確定整體布局，再處理內(nèi)部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，確定選用螺旋，鋼管，軸承等；(3)要解決的連接是，輸送機(jī)與提升機(jī)的連接，以及提升機(jī)與收塵器的連接，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)例選擇合理的連接方式；(4)通用件及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇主要再輸送機(jī)；(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體情況，進(jìn)行室內(nèi)合理布局，使得實(shí)驗(yàn)室空間得到合理利用，機(jī)器正常運(yùn)作即可。2.4常用氣力提升計(jì)算方法表2-1已知條件物料顆粒物料012mm溫度/室溫20流量/h500-2000最大粒徑12輸送高度m4輸送地海拔高度m忽略輸送速度要求3-35m/s可調(diào)（低速時(shí)產(chǎn)量可降低到500kg/h系統(tǒng)選擇：正壓系統(tǒng)是工業(yè)上最常用的，它適用于文丘里式、螺旋泵和倉(cāng)式泵等絕大多數(shù)供料器。供料器的選擇:螺旋泵。風(fēng)機(jī)選擇：大多數(shù)氣力輸送系統(tǒng)使用容積式空壓機(jī)（風(fēng)機(jī)），因?yàn)榇祟愒O(shè)備當(dāng)壓力變化時(shí)體積流量幾乎不變。當(dāng)排氣壓力小于100Kpa時(shí)，廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機(jī)。該類型具有寬廣的體積流量范圍并能提供無油空氣。此外，它有恒定的速度曲線，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)。設(shè)計(jì)計(jì)算：輸送速度選擇：按設(shè)計(jì)要求，氣體流速3-35m/s可調(diào)，高速為選風(fēng)機(jī)風(fēng)量，低速選管道截面，據(jù)輸送速度表的粒徑和密度,選v=15m/s輸送料氣比據(jù)GALOTER爐資料料氣比C=2424/398=6.09,本設(shè)計(jì)取料氣比C=2/則氣體量為Q0=G/3=2000/3=1000,折標(biāo)態(tài)1000/1.293=773.43m/h考慮系統(tǒng)漏風(fēng)和儲(chǔ)備,風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q=K4Q0=1.25773.4=966.73m/h輸送管道有效內(nèi)徑計(jì)算風(fēng)量換算系數(shù)計(jì)算風(fēng)量換算系數(shù)QS5氣力輸送實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)及垂直提升部分設(shè)計(jì)4體積換算系數(shù)0/vtC（2-1）質(zhì)量換算系數(shù)0/mtC（2-2）20000/(/)/(/)(/)273/(273)1ttTHmpTpTPPtC（2-3）已知海拔高度為H時(shí),大氣壓與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的關(guān)系為:Ph/P0=(1-0.022569H)5。256式中:To-標(biāo)況氣體溫度（）；T1一該風(fēng)量中氣體的工況溫度（）；P0海平面上的氣壓（Pa）；Ph一水泥廠廠區(qū)的氣壓（Pa）；H-水泥廠廠區(qū)海拔高度（km）。Cv=1.0989管道流量計(jì)算Qt=Q0CV=966.71.0989=1053.8h=0.2927m3/s（2-4）管道直徑計(jì)算有效管徑D1應(yīng)為:1/(0.7854)0.2927/(150.7854)0.1576ttDQv（2-5）選無縫鋼管，外徑168，壁厚6mm，則內(nèi)徑156mm選取鋼管直徑為159mm，計(jì)算風(fēng)量考慮到垂直輸送時(shí)風(fēng)量能調(diào)至35m/s,現(xiàn)以350.7=24.5作計(jì)算值，此時(shí)：Qt2=24.50.78540.1580.158=0.48m3/s=1728m3/h，選擇風(fēng)量為2000m3/s風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口尺寸：ab=Qt2/vt2=0.48/21=0.0286=0.099d2d=0.537,圓整為0.55m,h=4d=2.2m,取h=1.8m進(jìn)風(fēng)口高a=0.45D4=0.1059*0.45=0.248m進(jìn)風(fēng)口寬b=0.22D4=0.121m3。2.5螺旋輸送機(jī)部分2.5.1工作原理螺旋輸送機(jī)是屬于不具有撓性牽引構(gòu)件的輸送機(jī)械。它的作用原理是：由帶有螺旋片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一封閉的料槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使裝入料槽的物料由于本身重力及其對(duì)料槽的摩擦力的作用，而不和螺旋一起旋轉(zhuǎn)，只沿料槽向前運(yùn)移，其情況好像不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿著螺桿作直線運(yùn)動(dòng)一樣。在垂直的螺旋輸送機(jī)中，物料是靠離心力和對(duì)槽壁所產(chǎn)生的摩擦力而向上移動(dòng)的。螺旋輸送機(jī)可以水平及傾斜方向或垂直向上的方向輸送物料。并在輸送物料的同時(shí)可完成混合、摻合和冷卻等作業(yè)。特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊；（2）工作可靠、維修不太復(fù)雜、成本也低廉；（3）因?yàn)榱喜凼欠忾]的，所以便于輸送易飛揚(yáng)的、熾熱的（200）及氣味強(qiáng)烈的物料，可減少對(duì)環(huán)境的污染；（4）輸送物料可以在線路任意一點(diǎn)裝載，也可以在許多點(diǎn)卸載；