文档介绍：5 气-固两相流
简述
气体和固体在管道内一起的流动称为气—固两相流动(简称气—固两相流)。气—固两相流出现在气力输送系统中。
气力输送按其被输送物料在管道中的运动状态可分为以下几类,——2所示。
稀相动压气力输送
在输送物料时,物料悬浮在管中并呈均匀分布,在水平管道中呈飞翔状态,空隙率很大,物料输送主要靠由较高速度在工作气体所形成的动能来实现。气流速度通常在12m/s至40m/s之间,质量输送比(简称输送比,即被输送物料的质量流量与工作气体质量流量之比,以m表示)通常在1~5之间,对于粒料,输送比可高达15。
密相动压气力输送
物料在管道内已不再均匀分布,而呈密集状态,物料从气流中分离出来,但管道并未被堵塞,物料呈沙丘状,密相动压输送亦是依靠工作气体的动能来实现的。
通常密相动压输送中,气流速度在8~15m/s之间,输送比(m)在15~20之间,对于易充气的物料,输送比(m)可高达200以上。
密相静压气力输送
物料在管道中沉积、密集而栓塞管道,依靠工作气体的静压来推送物料,比起前两种输送方式,密相静压输送的气流速度更低,输送比(m)更高。
设计气力输送系统时,应根据被输送物料的特性、装置的技术经济要求以及生产过程的工艺特性和工艺要求等因素,选择合适的输送方式。要考虑温度对被输送物料的影响,同时系统中应采取消除静电和防爆措施,确保安全操作。
确定正确的输送方式后,可根据系统的允许压力降和工作气体的流量选择送风或引风设备。
气力输送系统的压力降包括输送管道(包括管件)和附属设备,如分离器、喷嘴或吸嘴以及袋滤机等的压力降。本章只给出管道(包括管件)压力降的计算公式,附属设备压力降的计算可参考有关制造厂的产品说明和其他的文献资料。
—1 水平气力输送物料运动状态
—2 垂直气力输送物料运动状态
计算方法
气力输送是一门半经验半理论的学科。化工物料品种繁多,形状各异。设计气力输送装置时,可根据实际应用装置,选取设计参数,若无实际装置参考,可通过实验来确定,也可从与被输送物料性质接近(指形状、密度等物理性质接近)的实际装置中选取有关数据。
在某一气体流速下输送物料其压力降最小,该气体流速称为经济流速,以ue表示。
当气体流速低到某一值时,输送物料开始沉积而堵塞管道,此时的气体流速称为噎塞流速,用uh表示。
稀相动压输送时,气体流速大于经济流速。密相动压输送时,气体流速介于经济流速与噎塞流速间,密相静压输送的气体流速则低于噎塞流速。输送过程中,随着输送距离的加大,有时应逐渐加大输送管径以适应流速的增加。
经济流速和噎塞流速由实验测定,输送比则可根据物料特性及输送方式来确定
(—1)
式中
m——料-气质量输送比,简称输送比,
WS——物料质量流量,kg/h;
WG——气体质量流量,kg/h;
使物料保持悬浮状态的气体最小流速称为悬浮流速,以Vt表示,由实验测定,亦可由下式估算:
对于粉料()
(—2)
对于粒状物料():
(—3)
式中
Vt——悬浮流速,m/s;
d——输送物料的当量球径(同体积圆球的直径),m;
ρS——输送物料的堆积密度,kg/m3;
ρf——工作气体的密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/s2;
μf——工作气体的粘度,Pa·s。
稀相动压气力输送管压力降计算
稀相动力气力输送的气体流速高于经济流速(ue),计算时,应首先选定气体流速(uf),uf由经验选定,或由下式估算:
(—1)
式中
uf——气体流速,m/s;
KL——输送物料的粒度系数,—1;
Kd——输送物料的特性系数,取2×10-5~5×10-5,对于干燥粉料取较小值,
Lt——输送距离,m
Lt=L1+n1Lh+n2L2+nbLb (—2)
L1——水平管长度,m;
L2——倾斜管长度,m;
Lh——垂直管长度,m;
Lb——弯管当量长度,m;90°—2;
n1——垂直管校正系数,n1=~
n2——倾斜管校正系数
n2=1+2α(nl一1)/π或n2=~;
α——倾斜宜管与水平面的夹角,rad,
nb——弯管数量。
其余符号意义同前。
除上述可由式