物料输送及输送设备.ppt
《物料输送及输送设备.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物料输送及输送设备.ppt(102页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章第三章 固体及流体输送固体及流体输送设备设备第一节 固体原料的输送 1、机械的输送机械的输送为了是物料能起到混合搅拌和输送作用,固体输送主要是采用机械输送。发酵厂内固体输送大多采用皮带输送机,斗式提升机和螺旋混合器(也称绞龙)。如果在绞龙上加盖铁板,则在密闭系统内进行物料输送,对粉状物料而言,可以防止运转时粉尘的飞扬。2、气流输送 又称风送,或称气力输送。它是利用空气流动所又称风送,或称气力输送。它是利用空气流动所产生的推动力在管道中输送的,其简单原理是,产生的推动力在管道中输送的,其简单原理是,固体物料在垂直向上的气流中,受到向下拉的重固体物料在垂直向上的气流中,受到向下拉的重力力F1
2、F1,和气流向上推的动力,和气流向上推的动力F2F2,如果,如果F2F2大于大于F1F1,则气流向上推动,使物料由低位向高位运送。,则气流向上推动,使物料由低位向高位运送。例如甘薯干的块状原料,利用风动运送,有引风例如甘薯干的块状原料,利用风动运送,有引风机把甘薯干运进料管,从低位向高位运送上去,机把甘薯干运进料管,从低位向高位运送上去,而原料中的铁皮、石块等杂物,因比重较大,不而原料中的铁皮、石块等杂物,因比重较大,不能为气流所带走,而自动掉落在地上。风送特别能为气流所带走,而自动掉落在地上。风送特别适于输送散粒状或块状的物料,是一种较好的输适于输送散粒状或块状的物料,是一种较好的输送方式。
3、送方式。l l垂直管中的悬浮输送机理垂直管中的悬浮输送机理垂直管中的悬浮输送机理垂直管中的悬浮输送机理l l设物料小颗粒,在静止的设物料小颗粒,在静止的空气中自由降落,颗粒上空气中自由降落,颗粒上作用力有三:颗粒重力作用力有三:颗粒重力WsWs,浮力,浮力WaWa,及空气阻力,及空气阻力fsfs。l l当当Ws=Wa+fsWs=Wa+fs时颗粒在时颗粒在空气中以不变的速度空气中以不变的速度tt作作匀速降落,称为颗粒的自匀速降落,称为颗粒的自由沉降。由沉降。根据相对运动的原理,当空气以颗粒的沉降速度自下而上流过颗粒时,颗粒必将自由悬浮在气流中。这时的气流速度称为颗粒的悬浮速度。如果气流速度大于颗
4、粒的悬浮速度,则在气流中悬浮的颗粒,必将为气流带走,而发生了气流输送。这时的气流速度又称气流的输送速度水平管中的悬浮输送机理l l当气流速度很大时,颗粒当气流速度很大时,颗粒全部悬浮,均匀分布于气全部悬浮,均匀分布于气演中,呈现所谓悬浮流状演中,呈现所谓悬浮流状态。态。l l当气流速度降低时,一部当气流速度降低时,一部分颗粒沉积管下部,但没分颗粒沉积管下部,但没有降落在管壁上,整个管有降落在管壁上,整个管截面上出现上部颗粒稀薄,截面上出现上部颗粒稀薄,下部颗粒密集的所谓两相下部颗粒密集的所谓两相流动状态,这种状态为悬流动状态,这种状态为悬浮输送的极限状态。浮输送的极限状态。气流输送的流程 管网
5、系统的设计计算A A,空气需求量的计算,空气需求量的计算混合比混合比 的确定的确定定义:每定义:每1kg1kg空气所能提升或输送的物料流量空气所能提升或输送的物料流量GG物物(kg/hkg/h)与空气流量)与空气流量GG气(气(kg/hkg/h)之比。)之比。=G=G物物/G/G气气选择依据:选择依据:大,每大,每1kg1kg空气输送的物料量大;空气输送的物料量大;过高的过高的 易造成管道阻塞,阻力损失大,需较高压力的空易造成管道阻塞,阻力损失大,需较高压力的空气,增大设备费用;气,增大设备费用;松散颗粒(大松散颗粒(大),潮湿易结快物料和粉状物料(小),潮湿易结快物料和粉状物料(小););吸
6、入式流程(小吸入式流程(小 ),压送式流程(大),压送式流程(大)。)。混合比值输送方式系统内压力/Pa混合比/低真空吸送高真空吸送低压压送高压压送-0.2 105以下(-0.2-0.5)105小于0.5105(17)10511010301101050计算时,可参考经验数据。原粮装卸=714,米厂=4左右 气流速度的选择输送物料的空气速度即输送气流速度,简称气流速度。气流速度过低,被输送物料不能悬浮或不能完全悬浮;气流速度过高,浪费动力和增加颗粒的破碎。气流速度与输送距离总距离/m气流速度/(m/s)对大约90%的气流输送,25米/秒的气流速度是足够的。对物料不超过880kg/m3和颗粒体积不
7、大于2.0cm3时,表中的气流速度是可用的。物料密度超过880,但小于1360时,表中气流速度值增加5米/秒。对密度在13601840时,表中增加10米秒。物料密度超过1840或颗粒尺寸大于2.0cm3时,气流速度应由实验测定。输送空气量的计算由上式计算得的管径,在根据国家的管径规格,选用标准管径。输料管一般采用无缝钢管、普通水煤气管、不锈钢管或硬质聚乙烯管等。用上述公式计算输送管径时,因为被输送的物料与空气的重度相差悬殊,物料的体积忽略不计。如果用上述公式计算空气管的管径,则:空气管中的气流速度取614m/s;压缩空气管路系统取610m/s;低压或负压空气管路取1014m/s 管网中的阻力计
8、算(压力降计算)a,空气管的压力损失p1:指不带物料的气流管道中纯空气气流的压力损失 加速段的压力损失p2:加入输料管的的物料,加入前一般是静止的,在气流方向上的初速度一般为零,要求输送它的空气流在瞬间将它加速到输送速度,而产生的压力损失。C:供料系数,其直为110,连续稳定供料取小值,间断供料或从吸嘴供料取大值。c,输料管的压力损失:指以稳定状态输送物料时,输料管中由于物料在管内相互碰撞摩擦而引起的压力损失。d,分离器(卸料器)的压力损失空气进出口的压力损失l lD D,气流输送系统中总,气流输送系统中总的压力损失的压力损失ppl lp=p1+p2+p3+p=p1+p2+p3+p4+p5p4
9、+p5l lE E,风机风机风量、风,风机风机风量、风压和功率消耗的计算压和功率消耗的计算l lQQ风机风机=(1.11.21.11.2)Q Q气(气(m3/hm3/h)p风机=(1.11.2)p(Pa)第二节 液体物料的输送设备 化工生产中处理的原料、中间产物,产品,大多化工生产中处理的原料、中间产物,产品,大多数是数是流体流体,涉及的过程大部分在流动条件下进行。流,涉及的过程大部分在流动条件下进行。流体的流动和输送是必不可少的过程操作。体的流动和输送是必不可少的过程操作。选择输送流体所需管径尺寸。选择输送流体所需管径尺寸。确定输送流体所需能量和设备。确定输送流体所需能量和设备。流体性能参数
10、的测量流体性能参数的测量,控制。控制。研研究究流流体体的的流流动动形形态态,为为强强化化设设备备和和操操作作提提供供理论依据。理论依据。了了解解输输送送设设备备的的工工作作原原理理和和操操作作性性能能,正正确确地地使用流体输送设备。使用流体输送设备。研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。研究流体的流动和输送主要是解决以下问题。3.1 3.1 流体的基本性质流体的基本性质3.2 流体流动的基本规律3.3 3.3 流体压力和流量的测量流体压力和流量的测量 3.5 3.5 流体输送设备流体输送设备3.4 3.4 管内流体流动的阻力管内流体流动的阻力3.1 3.1 流体的基本性质流体的基本性质 1
11、1密度密度 单单位位体体积积流流体体所所具具有有的的质质量量称称为为流流体体的的密密度度,其表达式为:其表达式为:流流体体密密度度,kmkm-3-3 ;mm流流体体质质量量,kgkg;VV流体体积,流体体积,m m3 3。气体具有可压缩性及热膨胀性,其密度随压力气体具有可压缩性及热膨胀性,其密度随压力和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气和温度有较大的变化。气体密度可近似地用理想气体状态方程进行计算:体状态方程进行计算:=pM/RT p p气气体体压压力力 kNmkNm-2-2或或kPakPa;TT气气体体温温度度 K K;MM气气体体摩摩尔尔质质量量 gmolgmol-1-1;RR气气
12、体体常常数数Jmo1Jmo1-1 1KK-1-1。=m=mV V 化工生产中所遇到的流体,往往是含有多个组化工生产中所遇到的流体,往往是含有多个组分的混合物。对于分的混合物。对于液体混合物液体混合物,各组分的浓度常用,各组分的浓度常用质量分数表示。质量分数表示。I I液液体体混混合合物物中中各各纯纯组组分分液液体体的的密密度度,kgmkgm-3 3;w wI I液体混合物中各组分液体的质量分数。液体混合物中各组分液体的质量分数。I I气体混合物各纯组分的密度,气体混合物各纯组分的密度,kgmkgm-3-3;I I气体气体混合物中各组分的体积分数。混合物中各组分的体积分数。对于对于气体混合物气体
13、混合物:2 2比体积比体积 单单位位质质量量流流体体所所具具有有的的体体积积称称为为流流体体的的比比体体积积,以以表示,它与流体的密度互为倒数表示,它与流体的密度互为倒数:一流体的比体积,一流体的比体积,m m33kgkg-1-1;流体的密度,流体的密度,kgmkgm-3-3。=1/=1/3 3压力压力 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体垂直作用于单位面积上的力称为压力压力:pp流体的压力,流体的压力,PaPa;FF流体垂直作用于面积流体垂直作用于面积A A上的力,上的力,N N;AA作用面积,作用面积,m m2 2。压力的单位压力的单位PaPa(PascalPascal,帕),即帕),即N
14、mNm-2-2。latmlatm760mmHg760mmHg1.01325101.01325105 5PaPa10.33mH10.33mH2 2O O1.033kgf1.033kgf-2-2常用压力单位与常用压力单位与PaPa之间的换算关系如下:之间的换算关系如下:p p=F=FA A 压力有两种表达方式。一是以绝对零压为起点压力有两种表达方式。一是以绝对零压为起点而计量的压力;另一个是以大气压力为基准而计量而计量的压力;另一个是以大气压力为基准而计量的压力,当被测容器的压力高于大气压时,所测压的压力,当被测容器的压力高于大气压时,所测压力称为力称为表压表压,当测容器的压力低于大气压时,所测,
15、当测容器的压力低于大气压时,所测压力称为压力称为真空度真空度。两两种种表表达达压压力力间间的的换换算关系为算关系为 表压表压=绝对压力绝对压力-大气压力大气压力真空度大气压力真空度大气压力-绝对压力绝对压力用图用图3131来表示其关系来表示其关系4 4流量和流速流量和流速 单位时间内流体流经管道任一截面的流体量,单位时间内流体流经管道任一截面的流体量,称为称为流体的流量流体的流量。若流体量用体积来计量,称为。若流体量用体积来计量,称为体体积流量积流量,以符号,以符号q qv v表示,单位为表示,单位为m m3 3ss-1-1;若流体量若流体量用质量来计量,则称为用质量来计量,则称为质量流量质量
16、流量,以符号,以符号q qm m表示,表示,其单位为其单位为kgskgs-1-1。若流体量用物质的量表示,称为若流体量用物质的量表示,称为摩尔流量摩尔流量,以符号,以符号q qn n表示,其单位为表示,其单位为molsmols-1-1。qm=qV 质量流量与摩尔流量的关系为质量流量与摩尔流量的关系为 qmMqn 体积流量和质量流量的关系为:体积流量和质量流量的关系为:单位时间内,流体在管道内沿流动方向所流过单位时间内,流体在管道内沿流动方向所流过的距离,称为流体的流速,以的距离,称为流体的流速,以u u表示,单位为表示,单位为 msms-1 1。u=qV/S SS与流体流动方向相垂直的管道截面
17、积,与流体流动方向相垂直的管道截面积,m m2 2 管道中心的流速最大,离管中心距离越远,流管道中心的流速最大,离管中心距离越远,流速越小,而在紧靠管壁处,流速为零。速越小,而在紧靠管壁处,流速为零。通常所说的流速是指流道整个截面上的平均流速,通常所说的流速是指流道整个截面上的平均流速,以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来表以流体的体积流量除以管路的截面积所得的值来表示:示:质量流速质量流速的定义是单位时间内流体流经管路单的定义是单位时间内流体流经管路单位截面积的质量,以位截面积的质量,以w w表示,单位为表示,单位为 kgskgs-1-1mm-2-2,表达式为:表达式为:w=qmS 流
18、速和质量流速两者之间的关系:流速和质量流速两者之间的关系:液体液体1.53.01.53.0msms-1-1,高粘度液体高粘度液体0.50.51.0 1.0 msms-1-1;气体气体101020 20 msms-1-1,高压气体高压气体151525 25 msms-1-1;饱饱和水蒸气和水蒸气2040 2040 msms-1-1,过热水蒸气过热水蒸气3050 3050 msms-1-1。w=u工业上用的流速范围大致为:工业上用的流速范围大致为:5 5粘度粘度 粘粘性性是是流流体体内内部部摩摩擦擦力力的的表表现现,粘粘度度是是衡衡量量流流体体粘粘性性大大小小的的物物理理量量,是是流流体体的的重重
19、要要参参数数之之一一。流流体的粘度越大,其流动性就越小。体的粘度越大,其流动性就越小。流体在圆管内的流动,可以看成分割成无数极流体在圆管内的流动,可以看成分割成无数极薄的圆筒层,其中一层套着一层,各层以不同的速薄的圆筒层,其中一层套着一层,各层以不同的速度向前流动,如图度向前流动,如图32所示。所示。图图3一一3所示,将下板固定,而对上板施加一个恒定所示,将下板固定,而对上板施加一个恒定的外力,上板就以某一恒定速度的外力,上板就以某一恒定速度u沿着沿着x方向运动。方向运动。实验证明实验证明,对于一定的液体,内摩擦力对于一定的液体,内摩擦力F与两流与两流体层间的速度差体层间的速度差u呈正比,与两
20、层间的接触面积呈正比,与两层间的接触面积A呈呈正比,而与两层间的垂直距离正比,而与两层间的垂直距离y呈反比呈反比,即:即:F(u/y)A 引入比例系数引入比例系数,则:,则:F(u/y)A 单位面积上的内摩擦力称为内摩擦应力或剪应力,单位面积上的内摩擦力称为内摩擦应力或剪应力,以以表示,则有:表示,则有:FA(u/y)当流体在管内流动时,径向速度的变化并不是当流体在管内流动时,径向速度的变化并不是直线关系,而是曲线关系,则有:直线关系,而是曲线关系,则有:(du/dy)du/dy速度梯度,即在与流动方向相垂直的速度梯度,即在与流动方向相垂直的y方方向向上流体速度的变化率上流体速度的变化率 比例
21、系数,亦称为粘性系数,简称粘度。比例系数,亦称为粘性系数,简称粘度。凡符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体,凡符合牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体,所有气体和大多数液体都属于牛顿型流体。所有气体和大多数液体都属于牛顿型流体。液体的粘度随着温度的升高而减小,气体的粘液体的粘度随着温度的升高而减小,气体的粘度随着温度的升高而增加。度随着温度的升高而增加。压力变化时,液体的粘度基本上不变,气体的压力变化时,液体的粘度基本上不变,气体的粘度随压力的增加而增加得很少。粘度随压力的增加而增加得很少。=/(du/dy)=(Nm-2)/(ms-1m-1)Nsm-2Pas流流体体的的粘粘度度还还用用粘粘度度与与
22、密密度度的的比比值值来来表表示示,称称为为运动粘度,以运动粘度,以表示之:表示之:对于低压气体混合物的粘度,可采用下式进行计算对于低压气体混合物的粘度,可采用下式进行计算1 P100cP(厘泊)厘泊)=10-1Pas单位为单位为m2s-1 1st100 cst(厘沲厘沲)10-4m2s-1在工业上常常遇到各种流体的混合物。在工业上常常遇到各种流体的混合物。m常压下混合气体的粘度;常压下混合气体的粘度;yi气体混合物中某一组分的摩尔分数;气体混合物中某一组分的摩尔分数;m=(yiiMi1/2)(yiMi1/2)=/i与气体混合物相同温度下某一组分的粘度;与气体混合物相同温度下某一组分的粘度;Mi
23、气体混合物中某一组分的相对分子质量。气体混合物中某一组分的相对分子质量。m液体混合物的粘度;液体混合物的粘度;xi液体混合物中某一组分的摩尔分数;液体混合物中某一组分的摩尔分数;i与液体混合物相同温度下某一组分的粘度与液体混合物相同温度下某一组分的粘度 对于分子不发生缔合的液体混合物的粘度,采用下对于分子不发生缔合的液体混合物的粘度,采用下式计算:式计算:lgm=3.2 流体流动的基本规律流体流动的基本规律1定态流动和非定态流动定态流动和非定态流动 流体在管道或设备中流动流体在管道或设备中流动时,若在任一截面上流体的时,若在任一截面上流体的流速、压力、密度等有关物流速、压力、密度等有关物理量仅
24、随位置而改变,但不理量仅随位置而改变,但不随时间而改变,称为定态流随时间而改变,称为定态流动;反之,若流体在各截面动;反之,若流体在各截面上的有关物理量中,只要有上的有关物理量中,只要有一项随时间而变化,则称为一项随时间而变化,则称为非定态流动。非定态流动。2定态流动过程物料衡算定态流动过程物料衡算连续性方程连续性方程 当流体在流动系统中作定态流动时,根据质量当流体在流动系统中作定态流动时,根据质量作用定律,在没有物料累积和泄漏的情况下,单位作用定律,在没有物料累积和泄漏的情况下,单位时间内通过流动系统任一截面的流体的质量应相等。时间内通过流动系统任一截面的流体的质量应相等。对上图所示截面对上
25、图所示截面11和和22之间作物料衡算:之间作物料衡算:qm,1=qm,2因为因为qm=uS,所以:所以:1u1S1=2u2S 在任何一个截面上,则:在任何一个截面上,则:qm=1u1S12u2S2nunSn=常数常数 对于不可压缩流体,对于不可压缩流体,=常数,则:常数,则:它反映在定态流动体系中,流量一定时,管路各截面它反映在定态流动体系中,流量一定时,管路各截面上流体流速的变化规律。上流体流速的变化规律。3流体定态流动过程的能量衡算流体定态流动过程的能量衡算柏努利方程柏努利方程 流动体系的能量形式主要有流动体系的能量形式主要有:流体的动能、位能、流体的动能、位能、静压能以及流体本身的内能。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物料 输送 设备
限制150内