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1、鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計說明書201111.前言1.1簡介氣力輸送技術(shù)開始于19世紀早期。1810年，Medurs提出了郵件氣力輸送方案；1824年，首創(chuàng)了氣力輸送的實驗裝置；1853年，Clark首創(chuàng)了氣力輸送系統(tǒng)；20世紀30年代丹麥研制的粉體正壓輸送裝置標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，如德國的內(nèi)重管式，英國Warren-springse實驗室的脈沖氣到式，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：物料的機械損傷沒有徹底的解決；Segler，H.Kotmah通過研究發(fā)現(xiàn)

2、，受氣流速度，料氣比，管路設(shè)計，物料特性等影響，物料在輸送過程中會產(chǎn)生機械損傷，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2-4倍,為帶式輸送機的15-40倍對于短距離的輸送其動力消耗更大，物料的氣力輸送為負壓式氣力輸送，整個系統(tǒng)在負壓下出料，對料器，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，氣力流量的測量仍然采用實驗和經(jīng)驗相結(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90年代以來,大量的科技工作人員不斷地對氣力輸送系統(tǒng)進行深入研究，取得了一系列的

3、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，磨損等方面成績尤為突出。H.Kalman提出可以通過機械設(shè)計及流動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驗性描述，并指出在長管中由于氣體有軸向膨脹，使得壓力變法呈非線性變法；國內(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)的固粒運動速度等特性。此外，隨著電子信息技術(shù)及計算機的發(fā)展，在氣力輸送中也得到了廣泛的應(yīng)用。人們開始利用計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對氣力輸送過程進行模擬分析，對氣力輸送系統(tǒng)的部件進行優(yōu)化設(shè)計。美國Ford公司開始開發(fā)計算機輔助設(shè)計軟件，實現(xiàn)了數(shù)字化管理；浙江大學(xué)的楊輝利用工程設(shè)計法和

4、計算機模擬的有機結(jié)合開發(fā)了氣力輸送系統(tǒng)計算機設(shè)計軟件，使系統(tǒng)設(shè)計更加可靠合理；浙江大學(xué)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機理分析相結(jié)合的軟測量方法，實現(xiàn)了對氣力輸送粉料的在線測量；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)計了三層前饋式，用于傳熱法預(yù)測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)檢測控制方式。有的利用傳感器對輸送管道中固體顆粒進行在線質(zhì)量流量的測量等；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)的進步，氣力輸送技術(shù)將逐步形成一套完

5、善的理論體系1。1.2氣力輸送系統(tǒng)的分類QS5氣力輸送實驗臺控制系統(tǒng)及垂直提升部分設(shè)計2到目前為止尚沒有闡述各種型號氣力輸送系統(tǒng)的工業(yè)標準,概括地說,可分為氣力輸送機和空氣輸送槽兩大類。氣力輸送機（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)、負壓(真空)系統(tǒng)，正、負壓混合系統(tǒng)以及閉合回路系統(tǒng)構(gòu)成。（2）機械式氣力輸送系統(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

6、該系統(tǒng)中空氣進入被貯存的物料，從而引起物料的流動。物料加入叫“送罐”的高壓倉，進入此倉的高壓氣體將物料送入輸送管道并被運走，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)不間斷地提供補充空氣進入輸送管線，以送的物料保持流態(tài)化，并沿整個輸送長度流動2。2本課題詳述及理論計算2.1課題相關(guān)QS5循環(huán)式氣力輸送試驗臺總體及提升部分設(shè)計。隨著環(huán)保意識的增強，氣力輸送系統(tǒng)正越來越得到關(guān)注，過程裝備實驗正建設(shè)這一輸送系統(tǒng)。本設(shè)計為此項目準備的。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

7、.8；(2)物料粒度：=10mm；(3)水平輸送斜槽長度：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)機功率（或電流電壓）可顯示；總體方案設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；跟蹤并參加現(xiàn)場安裝和調(diào)試；圖樣設(shè)計：QS5循環(huán)氣力輸送試驗臺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，螺旋喂料機以及收塵器的尺寸參數(shù)；(2)螺旋喂料機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(3)機械間的連接結(jié)構(gòu)；(4)通用件，標準件的選用；(5)實驗室布局；鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)生設(shè)計說明書201132.3解決方案(1)根據(jù)資料將提升機，收塵器的各項參數(shù)，如：提升及管道直徑

8、，風(fēng)機風(fēng)量，收塵器進口大小，直徑，圓柱高，圓錐高等按公式或經(jīng)驗計算得出；(2)查找資料樣圖，先確定整體布局，再處理內(nèi)部細節(jié)結(jié)構(gòu)，確定選用螺旋，鋼管，軸承等；(3)要解決的連接是，輸送機與提升機的連接，以及提升機與收塵器的連接，可根據(jù)經(jīng)驗及實例選擇合理的連接方式；(4)通用件及標準件的選擇主要再輸送機；(5)根據(jù)實驗室具體情況，進行室內(nèi)合理布局，使得實驗室空間得到合理利用，機器正常運作即可。2.4常用氣力提升計算方法表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)（低速時產(chǎn)量可降低到500kg/

9、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、螺旋泵和倉式泵等絕大多數(shù)供料器。供料器的選擇:螺旋泵。風(fēng)機選擇：大多數(shù)氣力輸送系統(tǒng)使用容積式空壓機（風(fēng)機），因為此類設(shè)備當壓力變化時體積流量幾乎不變。當排氣壓力小于100Kpa時，廣泛使用羅茨鼓風(fēng)機。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，當傳遞壓力增加時，體積流量僅輕微減少，從而保證了物料在一定壓力下的懸浮流動狀態(tài)。設(shè)計計算：輸送速度選擇：按設(shè)計要求，氣體流速3-35m/s可調(diào)，高速為選風(fēng)機風(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/

10、398=6.09,本設(shè)計取料氣比C=2/則氣體量為Q0=G/3=2000/3=1000,折標態(tài)1000/1.293=773.43m/h考慮系統(tǒng)漏風(fēng)和儲備,風(fēng)機風(fēng)量Q=K4Q0=1.25773.4=966.73m/h輸送管道有效內(nèi)徑計算風(fēng)量換算系數(shù)計算風(fēng)量換算系數(shù)QS5氣力輸送實驗臺控制系統(tǒng)及垂直提升部分設(shè)計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,大氣壓與標準大氣壓的關(guān)系為:Ph/P0=(1-0.022569H)5。256式中:To-標況氣體溫度（）；T1一該風(fēng)量

11、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管道流量計算Qt=Q0CV=966.71.0989=1053.8h=0.2927m3/s（2-4）管道直徑計算有效管徑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，計算風(fēng)量考慮到垂直輸送時風(fēng)量能調(diào)至35m/s,現(xiàn)以350.7=24.5作計算值，此時：Qt2=24.50.78540.1580.158=0.48m3/s=1728m3/h，選擇

12、風(fēng)量為2000m3/s風(fēng)機進風(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進風(fēng)口高a=0.45D4=0.1059*0.45=0.248m進風(fēng)口寬b=0.22D4=0.121m3。2.5螺旋輸送機部分2.5.1工作原理螺旋輸送機是屬于不具有撓性牽引構(gòu)件的輸送機械。它的作用原理是：由帶有螺旋片的轉(zhuǎn)動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)，只沿料槽向前運移，其情況好像不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿著螺桿作直線運動一樣。在垂直的螺旋輸送機中，物料是靠離心力和對槽壁所產(chǎn)生的摩擦力而向上移動的。螺旋輸送機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可完成混合、摻合和冷卻等作業(yè)。特點：（1）結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊；（2）工作可靠、維修不太復(fù)雜、成本也低廉；（3）因為料槽是封閉的，所以便于輸送易飛揚的、熾熱的（200）及氣味強烈的物料，可減少對環(huán)境的污染；（4）輸送物料可以在線路任意一點裝載，也可以在許多點卸載；