氣力輸送的基本原理和如何設計計算系統

氣力輸送的基本原理

氣力輸送是利用氣流的能量，在密閉管道內沿氣流方向輸送粉狀、顆粒狀或小塊狀物料的輸送方式。其核心原理是通過風機等設備在管道內形成一定速度的氣流，使物料在氣流中懸浮或被推動，從而實現物料的運輸。具體來說：

- 當氣流速度足夠大時，物料在管道中呈懸浮狀態，依靠氣流的動能向前移動（如稀相輸送）；

- 當氣流速度較低時，物料可能以集團形式在管道底部滑動或滾動（如密相輸送）。

氣力輸送系統的設計計算要點

1. 確定輸送方式與參數

- 輸送類型：根據物料特性（如粒度、密度、含水率等）選擇稀相（低濃度、高風速）或密相（高濃度、低風速）輸送。

- 氣流速度：需大于物料的“懸浮速度”（物料在垂直氣流中處于懸浮狀態的最小風速），避免沉積。

- 輸送濃度：即物料與空氣的質量比，稀相通常為1:10以下，密相可達1:10~1:30。

2. 管道設計

- 管徑計算：根據輸送風量和氣流速度，通過公式  D = \sqrt{\frac{4Q}{\pi v}}  確定（ Q  為風量， v  為氣流速度）。

- 管道布置：盡量減少彎頭和支管，彎頭曲率半徑一般為管徑的3~5倍，以降低阻力和物料磨損。

3. 阻力計算

- 包括管道沿程阻力（與管徑、長度、氣流速度相關）、局部阻力（彎頭、閥門等部件）及物料懸浮和加速的阻力。

- 總阻力需通過經驗公式（如阿特金斯公式）或軟件計算，用于選擇風機功率。

4. 設備選型

- 供料裝置：如旋轉給料器（稀相）、倉式泵（密相），需保證物料均勻進入管道。

- 風機：根據系統總阻力和風量選擇離心風機或羅茨風機，需考慮風壓裕量（通常10%~20%）。

- 分離器與除塵器：如旋風分離器、袋式除塵器，確保物料與氣流高效分離，滿足環保要求。

5. 物料特性驗證

- 通過物料的流動性、磨損性等參數，驗證輸送方案的可行性，必要時進行小規模試驗優化設計。

設計時需綜合考慮物料特性、輸送距離、產量等需求，結合工程經驗與計算軟件（如Fluent等）進行優化，以確保系統高效、穩定運行。