文档介绍：粉体密相气力输送理论与技术进展
行业知识 2009-10-07 13:53 阅读46 评论1
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综述了密相气力输送的理论,并对目前开发的密相气力输送装置进行了介绍,分析了各种形式装置的技术指标及性能,为进一步完善密相输送理论和开发新型密相气力输送装置奠定了基础。关键词气力输送;固气比;输送速度
粉体气力输送是一项利用气体能量输送固体颗粒的古老而有效的技术,迄今已有100多年的历史。在粉体气力输送的发展历史中,尤其是近几十年,粉体的气力输送技术有了突飞猛进的进步。在稀相悬浮式气力输送方面,不同行业的研究者研究水平均已达到较高层次,在某些参数计算及其输送机理方面都已达成了共识。稀相悬浮式气力输送技术在建材、冶金、化工等行业有了广泛的应用。理论与实践都证明粉体的气力输送具有机械输送所不具备的优越性,如设备简单、布置灵活、易于收尘等等,但同时,这种稀相悬浮式气力输送的不足之处也逐渐引起了人们的注意,如所需功率较大,是斗式提升机的2~4倍,是带式输送机的15~40倍;管内料速快,一般约在20~30m/s,造成管道磨损十分严重;气固分离量大等[1]。这些弊端给气力输送研究人员提供了又一研究课题——开发一种能耗低、固气比大、气固分离量小、性能更优越的输送技术。近期逐渐兴起的密相气力输送技术引起了气力输送研究人员的极大兴趣。
密相气力输送技术主要是指栓流气力输送,粉料在输送管中不再
散开,而是形成料栓、依靠料栓两端的静压差向前移动,具有低速、密相及低动力指数的特点,而且由于材料的磨损与流速的二次方或三次方成正比,因此气流速度的减小大大延缓了材料的磨损。随着固气比的提高,气力输送的动力指数显著下降,是一种更理想的输送方式[2]。
本世纪初,尤其是六、七十年代,密相气力输送的研究达到了高潮,不同领域的学者对密相气力输送的理论进行了探讨,得到了许多有价值的研究成果,并开发了形式多样的密相气力输送装置。 1 密相气力输送的流动模型机理
密相气力输送的定义
关于密相气力输送的定义或密相与稀相的划分界限,至今尚未形成统一的看法,比较典型的主要有以下几种说法[3]:
(1)固气比大于10,15,25或80时,可以认为是密相气力输送;
(2)物料的体积浓度大于40%,50%时,可以认为是密相气力输送; \
(3)气力输送时,物料充满管道的一个或多个断面时,可以认为是密相气力输送;
(4)Dixson等认为:对于水平输送,气体量不足以使所有物料处于悬浮状态时,可认为是密相输送状态;对于垂直输送,有颗粒回落现象,即可认为处于密相气力输送状态;
(5)用目前广泛使用的Zenz相图对气力输送进行分类。
以上的几种方法,都不同程度地存在着缺陷。对于用固气比进行定义,Yokota曾明确指出,即使在相同输送方式和输送条件下,输送固气比也随物料物性、输送速度、输送距离而改变,其意义只能是相对的。其它学者Krambrook,Geldart和Ling等亦认为仅靠固气比来定义是不完善的[4];对于用体积浓度来定义,[3]指出堆积空隙率为70%的物料很难以物料浓度大于30%输送,因此用体积浓度来定义是有缺陷的。上述的第三种说法及第四种说法显然是有矛盾的。第四种定义的范围较广,而且所描述的运动状态又非密相输送所专有。第三种说法虽比较严格,但显然无法解释密相动压输送所表现出来的密相流动特征,因此第三种说法可能会显得过于狭窄。Zenz相图较准确地描述了气力输送的流动特征,在Zenz相图上对气力输送进行分类似显得更加明确。
密相气力输送的流动模型及机理
从流动形式来分,密相气力输送可分为栓塞式气力输送及非栓塞式密相气力输送两种。非栓塞式密相气力输送主要是密相动压输送,物料在管道内非均匀分布,成密集状态,但管道并未被物料堵塞,因而仍然是靠空气动能来输送。一般气流输送速度为8~15m/s,固气比范围一般在30~70之间[1]。栓塞式气流输送一般是密相静压输送,是指物料在输送管道内堆集成料栓。料栓之间充满了空气,完全依靠两端的静压差推动前进。这种输送方式气流速度在8m/s以下,,固气比在25~250之间[5]。
本世纪初,不同行业的学者开始研究密相气力输送,对其流动模
型及机理进行了探讨,取得了许多有价值的成果。
非栓塞式密相气力输送的流动模型
大部分理论和实验对非栓塞密相气力输送考虑的是完全悬浮流,但Myler和Klinizing的实验发现,即使在稳定的水平管稀相流动时,上层固体质量流率与下层相比也不应忽略。而且Konard与洪江等发现,输送管道内存在着滑动床与悬浮层,并建立了水平气固分层流动模型,如图1所示。并认为,稳定分