通风除尘与气力输送系统的设计

第一章 通风除尘与气力输送系统的设计

第一节 概述

在食品加工厂中，车间的通风换气、设备和物料的冷却、粉尘的清除等都需要通风除尘系统来完成。粉状、颗粒状的物料(如奶粉、谷物等)的输送都可借助气力输送系统实现。通风除尘和气力输送系统是食品加工厂的常用装置。

食品加工厂中粉尘使空气污染，影响人的身体健康。灰尘还会加速设备的磨损，影响其寿命。灰尘在车间内或排至厂房外，会污染周围的大气，影响环境卫生。由于粉尘的这些危害性，国家规定工厂中车间内部空气的灰尘含量不得超过10mg/m，排至室外的空气的灰尘含量不得超过150mg/m，为了达到这个标准，必须装置有效的通风除尘设备。

图1是食品加工厂常见的通风除尘装置。主要由通风机、吸风罩、风管和除尘器等部分组成。当通风机工作时，由于负压的作用，外界空气从设备外壳的缝隙或专门的风管引入工作室，把设备工作时产生的粉尘、热量和水汽带走，经吸风罩沿风管送入除尘器净化，净化后的空气排出室外。

气力输送系统的形式与通风除尘系统相似，但其目的是输送物料，主要由接料器（供料器）、管道、卸料器、除尘器、风机等部分组成。气力输送系统除了起到输送作用外，还可以在输送过程中对物料进行清理、冷却、分级和对作业机完成除尘、降温等。小型面粉厂气力输送工艺流程如图2。

气力输送具有设备简单、一次性投资低、可以一风多用等特点，与机械输送相比，气力输送的缺点主要是能耗较大，对颗粒物料易造成破碎。

通风除尘和气力输送都是利用空气的流动性能来进行空气的净化或物料的搬运的，因此，流体力学是本章的基础知识。有关流体力学的知识可参阅相关书籍资料，在此不再敷述。本章主要讨论食品加工厂通风除尘和气力输送系统的设计。

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第二节 通风除尘系统的设计与计算

1 通风除尘系统的设计原则和计算内容

通风除尘系统也叫除尘网路或风网。通风除尘网路有单独风网和集中风网两种形式。在确定风网形式时，当：

1) 吸出的含尘空气必须作单独处理； 2) 吸风量要求准确且需经常调节；

3) 需要风量较大；或设备本身自带通风机；

4) 附近没有其它需要吸风或可以合并吸风的设备或吸点时应采用单独风网。

不符合上述任一条例的两个或两个以上的设备或吸点，应尽量采用集中风网，以发挥“一风多用”的作用。在把几台设备或吸点组合成一个集中风网时，应该遵循以下原则：

1）吸出物的特性相似。由于各种设备的工艺任务各不相同，它们产生的粉尘的五华特性及其价值存在差异。因此不同特性的吸出物，应根据情况尽可能分别吸风。

2）设备工作的间歇应该相同。以保持风机负荷的稳定，提高电气设备的效率。

3）管道配置要简单。同一风网中的设备之间的距离要短，连接设备的风管的弯曲和水平部分要少。 遵守上述原则就可以节省管道，减少压力损失，降低通风装置的投资和经常费用，使不同特性的吸出物能分别利用。在组合风网时，集中风网的总风量在2500~8000m/h的范围内。过大或过小，在经济上和设备的选用、安排上都不适宜。

通风网路计算的目的主要是确定各段风管的尺寸全部网路的阻力，选择适宜的风机。通风网路计算的主要内容包括下列几项：

1）确定设备或吸风点所需的风量和产生的空气阻力。 2）确定风管中的风速。

3）计算风网中各段风管的尺寸。

4）选择除尘器的形式、规格和计算其阻力。

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5）计算风网的全部阻力。

6）确定通风机的型号、转速和功率，确定电机的规格，传动方式等。

2 吸点和设备的风量和阻力

有些设备为了吸尘、降温、风选等工艺目的，常装有吸风装置。其吸风量的大小取决于工艺要求和设备形式。在确定时要考虑：

1）在生产过程中所产生的灰尘、热量和水汽能被吸风带走或保证不向机器外扩散。 2）吸风量应满足物料风选分离的要求。

3）在完成上述任务的前提下，要求吸风量达到最少。

因此，首先要求设备具有合理的风道结构和罩盖，并尽量做到密闭。粮食加工厂常见设备的吸风量可参见表1。定型设备的风量和空气阻力通常由设备生产厂家提供，阻力也可在机器的吸风管上测量全压来求得。在设备的结构形式一定时，阻力与风量有如下的关系：

H机Q2

式中：H机——设备的阻力，mmH2O

ε——阻力系数，见表１ Q ——风量，m3/s

表1 粮食加工厂常见设备或装置的吸风量和阻力

阻力吸风量Q 名称 m/h 3阻力H机 系数 kg/m ε 吸尘罩宽度1500mm，入口风速2备注 下粮坑吸尘罩 2200 3 8 3~5m/s(粉料入口风速~s)。 筛面宽1000mm，其它宽度的风量按振动筛 3600-4500 15~24 15 比例推算。

吸式比重去石机 砻谷机 米机吸糠 溜筛、圆筛、升运机底座、螺旋输送机、胶带输送机、荞子抛车进口 碟片精选机 金钢砂打麦机 铁皮圆筒打麦机 立式刷麸机

2200~3400 2000~3000 300 40~50 5 5 胶辊长356毫米，风选谷壳 300~480 2~4 600 2400 1200 400 3 26 25 5 60 220 φ630×27片 3 通风除尘网路主要设备的计算和选择

除尘器

除尘器是使含尘空气净化的设备。空气的除尘净化一般有粗净化、中净化和精净化三种等级要求。食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果见表2。

表2 食品加工厂常见空气除尘净化的方法、设备和效果 临界粒径dpc 净化等级 m 粗净化 中净化 精净化 降尘室的设计

依靠尘粒自身重力的作用，使灰尘从空气中分离出来的设备叫做降尘室，如图3所示。当含尘空

>40~50 >5，dpc50=1~2 >1，dpc90= 降尘室 旋风分离器 布袋过滤器 重力沉降 离心沉降 截留 设备 工作原理 mg/m - <100 <1~2 3净化后粉尘在空气中的含量

气流入容器时，由于截面突然扩大，气流速度大大降低，灰尘因自身重力的作用降落到降尘室的底部。净化后的灰尘从出口排出。降尘室的截面积越大，含尘空气在其中移动的速度就越慢，灰尘就有足够的时间逐渐沉降下来。通常，降沉室的除尘效率只有40~70%。

(a) 重力降尘室

(b) 多层隔板式沉降室

图3 降尘室

假定含尘空气的速度在沉降室截面上是均匀的；在空气的流动方向上，粉尘和气流具有同一速度，气流在沉降室内是层流（Re≤1）；当尘粒降落到降尘室底部后，不会被气流重新带走。则沉降室截面上含尘气体的平均速度为：

式中：Q——含尘气体流量，m/h b，h——降尘室的宽度和高度，m 含尘气体在沉降室内的停留时间t为：

3

t式中：l——沉降室长度，m 粉尘的临界沉降速度可用下式计算:

lbhl(s) uQumf2g(s)dsm(m/s)

18式中：ρs，ρ——粉尘和气体的密度

dpc——粉尘的临街粒径

μ——气体的粘度，Pa尘粒的沉降时间为：

s

tch umf

则能使dpc分离出来，粉尘在降尘室的停留时间t必须大于沉降时间tc，即必须满足：

bhlh Qumf或blQ umf上式表明，能使粉尘分离出来的降尘室只要有足够的长度和宽度即可，与其高度h无关。为获得较好的沉降效果，节省降尘室尺寸，通常将降尘室设计成扁平形或在一室内设置多层隔板，但设置多层隔板后清理较困难。

降尘室的设计目的是在满足工艺流量的前提下，确定其长、宽、高的尺寸。处理风量由工艺给定。为了获得较好的设计效果，通常取含尘气体的速度为～3m/s。降尘室的设计步骤为：

1） 确定高度h(可取h=(1/3~1/5)b)一定，则可计算出宽度：bQ uh2） 计算长度：lQuh bumfumf43为了不使沉降下来的粉尘重新被卷走，最后还应验算风速u fdp(sf)g，f其中f—摩擦系数；ξ—流体对颗粒的阻力系数；dp—颗粒的直径；ρs—颗粒的密度；ρf—流体的密度；ρf—流体的密度。

降尘室经久耐用，空气阻力低，没有传动机构，管理方便，但占地面积大，除尘效率低，只能除去粗大尘粒。

3.1.2 旋风分离器的设计 3.1.2.1 旋风分离器的工作原理

旋风分离器（也叫沙克龙）是利用离心力的作用分离含尘气体的设备。主要由内外两个圆筒、一个圆锥筒和进气管组成。其工作原理见图4所示。含尘空气以较高的速度沿外圆筒切线方向进入后，在内外圆筒之间和锥体部位作螺旋运动。在旋转过程中，由于尘粒的惯性离心力比空气大很多倍，因此被甩向器壁，并沿器壁作下螺旋运动，经排灰口排出。自上向下的旋转气流，除其中一部分在中途

逐渐由外向内而经内圆筒排出外，其余部分则随着圆锥筒的收缩而向锥体中以靠拢，在接近锥体下端时，又开始旋转上升，形成自下向上的旋转气流，然后经内圆筒向外排出。

旋风分离器的计算（见讲义）

由上式可以看出，离心力的大小与尘粒的性质、气流的速度和集尘器的直径有关。若集尘器入口的空气速度不变，旋转半径或集尘器直径愈小，尘粒愈大，离心力也愈大，除尘效率就愈高。不过根据实验表明，当速度提高到一定程度后，除尘效率的增加就很少，而集尘器的阻力却继续增加。

由于气流的旋转而形成一定的负压，容易从排灰口将已沉降的灰尘卷走。因此必须想方设法防止漏风。为了防止漏风和提高净化效率，可在排灰口装关风器，或装贮灰箱。

旋风分离器的阻力通常按局部阻力公式进行计算，即：

HH动

式中：Ｈ——旋风分离器的阻力，kg／m

——旋风分离器的阻力系数

2

2

H动——对应于集尘器进口风速的动压力kg/m

常见旋风分离器有下旋型沙克龙、内旋型沙克龙、扩散型沙克龙等，目前国内已有定型产品。其特点见表2。

表2 常见旋风分离器的结构特点

名简图 称 下d=，h1=，c=，旋 60e=，a= 型 以上。圆筒部分比圆锥部分长，总高度较高。阻力系h2=2D，b=，h=，部分的尺寸按一定比例随D而变化。除尘效率在95%转以减少涡流的大小以外圆筒的直径D表示，其它各外圆筒上部呈向下的螺旋形，使空气进入后即向下旋主要技术参数 特点

数ξ=，其值不随沙克龙的直径而变化。 下d=，h1=，c=，旋 55a=150-200mm 型 外旋型 内旋型 d=，h1=，c=，通常是单个使用。阻力系数随直径的增大而增大，因h2=2D，b=，e=，力系数为ξ=。 与下旋60型相似。圆筒部分较短，外形尺寸较小。阻h2=2D，b=，e=，此，直径不宜做得过大。作为卸料器使用时进口螺旋a=，R=(D+b)/2 d=，h1=，c=，h2=，b=，e=，a=100-150mm d=，h1=2D，处容易被物料堵塞 进风口沿外圆筒的内壁切线进入，但不呈螺旋状。高度尺寸较小，结构简单，制造方便。但阻力较大，除尘效率较低。 扩c=1D，b=，散型 D2=，h4=，D3= 旋风分离器的并联与串联

h2=3D，D1=，h3=，下部呈上下大的扩散倒锥体，并在其中设置有圆锥形反射屏，内有透气孔，从而避免了由于返卷气流而带走灰尘的现象。体积大，阻力高。 同一风量可以选用不同规格和不同个数的沙克龙。其规格和数量可根据工艺上的要求，设备安装的位置以及网路阻力平衡等情况来确定。

沙克龙在并联使用时，所能处理的风量为各个沙克龙风量之和，阻力为单个沙克龙在处理它所承担的那部分风量时的阻力。当D>φ1000mm时，其除尘效率较低，此时应考虑多个旋风分离器并联使用。

当沙克龙串联使用时，所能处理的风量为单个沙克龙所能处理的风量，而阻力为所有沙克龙阻力之和。例如两个直径D=500mm的沙克龙串联使用，当进口风速为12m/s时，所能处理的风量为1231m/h，

3

而阻力为2×40=80kg/m。

沙克龙在串联使用时，其除尘效果一般提高不多，而阻力却成倍增加，所以沙克龙一般不采用串联形式。对于经沙克龙初步除尘后的空气，如需要进一步净化，应采用其它类型的除尘器(如布筒过滤器)。除个别特殊情况外，阻力通常不要超过100kg/m。 旋风分离器的选择

目前，旋风分离器都有定型产品，其大小均以外圆筒直径为基准，其它部分尺寸均按比例变化。食品加工厂中常用旋风分离器的型号规格见附录3。在选型时，先根据物料或含尘空气的特性确定旋风分离器的型号，按后根据风量大小确定其规格。例如，设所需处理的含尘空气量为1800m/h。附录３-１，可选用直径D=525mm的下旋60型沙克龙。因为当进口风速为υ进=16m/s时，可处理1809m/h的风量，与所要求的风量1800m/h相近。此时的阻力H≈71kg/m。另外也可选用D=600mm的，进口风速约为12m/s~13m/s，此时阻力H≈40~47kg/m。还可以选用两只直径较小的沙克龙并联起来使用，例如选两只直径D=400mm的，此时每只沙克龙应该处理的风景为900m/h。与表中当风速的14m/s的处理风量为 917m/h相接近。其阻力为H≈54kg/m。 袋过滤器

布袋过滤器是利用多孔织物对粉尘的截留过滤作用，使含尘气体中的尘粒被截留在滤布表面上，气体则穿过滤布纤维间的孔隙，从而使空气净化的设备。布袋过滤器在使用一定时间后，就要对过滤介质的表面进行清理，以减小过滤阻力，新的过滤介质由于尘粒没有建立“架桥”结构，一些细小尘粒不能被截留，因而效果较差。目前，市场上已有多种带自动清理机构的布袋除尘器，详细情况可查阅有关手册和设备使用说明书，常见的布袋除尘器的型号、规格见附录4。 除尘器的组合

为了能有效分离含尘气体中不同大小的尘粒，一般由重力降尘室、旋风分离器及袋滤器组成除尘系统。含尘气体先在重力降尘室中除去较大的尘粒、然后在旋风分离器中除去大部分的尘粒，最后在袋滤器中除去较小的尘粒。可根据尘粒的粒度分布及除尘的目的要求，省去其中某个除尘设备。除尘

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2

3

2

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2

3

3

2

2

器的组合使用见图4。

含尘气体 净化空气 重力沉降 离心沉降 布袋过滤 图4 除尘器的组合

离心风机

3.2.1风机的工作点

除尘风网路常采用离心风机作风源，离心风机风量与压力的关系如下：

H=KQ

式中K值取决于风网的组合形式、几何形状和管道内表面的粗糙度等因素。将风网特性曲线和所选用的通风机在某一转速下的性能曲线绘在同一个图中，如图6所示，这两根曲线的交点就是通风机在这个风网中的工作点。

风网特性曲线

2

工作点 风机性能曲线

图5 离心风机的工作点

K值须通过试验才能求得，因此在进行风网设计时，并不描绘出该风网的特性曲线，而只是计算

出在某一风量下风网的阻力，确定能提供这一风量和克服该阻力的风机规格。风机在该风网中工作时的工作点，肯定就是所要求的工作点。

如果风机性能曲线较陡峭，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移所引起的风量变化就较小。反之，如果通风机的性能曲线较平坦，则当风网阻力变化而使通风机工作点偏移时所引起的风量变化就较大。因此对于风压的变动较频繁的风网应选用性能曲线较陡的风机或把工作点选在曲线高效区的陡峭部分。对于风量变化频繁的风网则应选用性能曲线较平坦的风机。

离心风机的选择

应根据以下原则选择风机：1）根据被输送气体的性质和系统的阻力确定风机的型式：压力的大小取决于风网的阻力，由此决定采用中、低压风机还是高压风机。空气的性质，主要是指含尘粒的情况。通常对于输送清洁空气或含尘屑不超过150mg/m的空气，可选用一般的通风机。输送粉尘含量较多的空气，则选用叶片数量较少的排尘通风机。2）风机的规格（风量的压力）：其依据是通风机所能产生的风量和压力，能否与风网的阻力和风量相适应。选择通风机的大小，实质就是选择一台在所要求的风量和压力下具有较高工作效率的通风机。

我国市场上已有许多型号规格的风机的定型产品，具体情况可查阅有关手册和设备的使用说明书。食品加工厂通风除尘网路一般采用低中压离心通风机。比较适合的型号有4-72、6-30等。常用除尘风机的型号规格见附录5。

3

4 通风网路的水力计算

管道风速的确定

含尘空气在风管中流动时，应保持一定的速度，以免在水平风管中产生沉淀而逐渐堵塞风管。风速过大则会产生较大的摩擦阻力，风速一般在u=10~14m/s的范围内。直径小于100mm的小风管应取较小的风速，u=10m/s。直径在150mm左右的管子，可取12m/s的风速；直径在200mm以上的较大风管，可取13~14m/s的较高风速。临近风机的总风管，其风速应该是风网中最高的。另外，对于较长的水平风管中的风速，应该偏高一些。个别支管为了平衡阻力而提高风速，则不受上述范围的限制。

管道尺寸的确定

可用下式计算风管的尺寸：

D式中，D—风管直径，mm

Q4u

Q—风量，m3/h

u—风速，m/s

计算出D后，还应对其圆整。通风管道的直径通常以10mm为单位进位，如100mm，110mm，120mm，500mm，550mm等。材料常用~的镀锌钢板等。

对于非圆管，则D应采用当量直径D当：

风管截面积D当风管截面周长

圆整后的风管，还应计算其实际风速：

u 阻力的计算

4.3.1 单独风网的阻力计算

Q4D2

单独风网只对一台设备或吸点吸风，其阻力就是这条管道上各种阻力的总和。如图6所示的单独风网，空气从振动筛吸入，经吸气管道进入风机，然后经压气管道和沙克龙，再由布袋除尘器净化后排出。风网阻力等于：振动筛的阻力+10米直长管道的阻力+3个弯头的阻力+沙克龙的阻力+布袋除尘器的阻力。

在进行风网的阻力计算时，应先根据设备和管道的布置绘制网路示意图，将风管和其它设备之间的相互关系表示清楚。如图6所示，这种图大致按比例绘制即可。图上的通风机、设备和除尘器等均用简单的符号表示。管道用单线表示，并用短线画出管件的位置。对于每一段直径不变而又连续的管道，作为一个管段，并编上号码。在号码旁边注明该管段的长度l、直径D和风速υ。在管件旁边注明管件的名称和规格。设备的旁边写上名称、规格及所需的风量、产生的阻力。在除尘器旁边写上除尘器的规格和数量。风机在计算确定后，也要在旁边注明风量、压力、型号和转速，以及配用电动机的功率和规格。

α=90°R=D布袋除尘器下旋式旋风分离器l=6mD=300υ=14α=90°R=Dl=6mD=300υ=146-46型NO5通风机Q风机=3960H风机=108 n=1400转/分N=208千瓦振动筛筛面宽1000Q=3600H机=15

图6 单独风网示意图

阻力分直管阻力（沿程阻力）和局部阻力因分别进行计算。 4.3.1.1 沿程阻力

圆直管的阻力计算如下：

H直lu2lH动

D2gDH动u22g

式中：H直——沿程阻力，kg/m

2

l——直管长度，m

——沿程阻力系数，通常是雷诺数Re和绝对粗糙度

其中，雷诺数Re糙度

见表12。

的函数，可用表11中的公式计算。

。不同材料的绝对粗

Du。在进行新系统的设计时，常采用轻微锈蚀状态下的

D——风管直径，m。对于非圆管，应采用当量直径D当。 ——空气比重，在标准状态下，=1.2kg/m3。

表11 沿程阻力系数

流态 层流 的计算公式 主力区 层流区 临界区 沿程阻力系数64Re <2300 2320191.28/7d 过渡区 水力粗糙区 12.51 2lg(3.71dRe)d2lg(1.74)2 沿程阻力系数也可通过雷诺数Re和相对粗糙度/D查表获得。

表12 一些材料的绝对粗糙度

材料 黄铜、铜、铝、塑料、玻璃 管制内壁状况 新的、光滑的 新的冷拔无缝钢管 新的热拉无缝钢管 新的扎制无缝钢管 新的纵缝焊接钢管 新的螺旋焊接钢管 钢 轻微锈蚀的 锈蚀的 长硬皮的 严重起皮的 新的、涂沥青的 一般的、涂沥青的 绝对粗糙度~ ~ ~ ~ ~ ~020 020~ ~ >2 ~ ~ ，mm

度锌的 新的 锈蚀的 铸铁 起皮的 新的涂沥青的 木材 光滑 新的、抹光的 混凝土 新的、不抹光的 4.3.1.2 局部阻力

~ ~ ~ ~ ~ < ~ 通风管道的局部阻力主要有弯头、三通、收缩管、扩散管等管件产生。局部阻力的常用计算方法有阻力系数法和当量长度法。

①阻力系数法采用公式：

H局u22gH动

式中：——局部阻力系数。不同管件的局部阻力系数见附录2-1。

弯头的阻力系数也可用下式计算：

弯20.750.080.6（R/D）。

式中：α——弯曲角；

R——曲率半径，m；

通常R=(1~2)D。

汇集管的阻力可用下式计算：

小D 1 =Dl 大

D

1

D

2

D

2lu2

D大2gn

D

H汇图7 汇集管

②当量长度法 采用公式：

H局l当u2l当H动

D2gD计算式中，l当——管件的当量长度，不同管件的当量长度见附录2-2。 风网的总阻力等于沿程阻力、局部阻力和设备阻力之和。即：

H总(D)2g当u2H设 或

H总llDu22gH设 或

H总H直H局H设

下面以图6为例，进行单独风网的水力计算，并将计算结果填入表14中。 1）选管子

设振动筛用于二道小麦除杂，筛面宽为1000mm。查表1得其风量为Q=3600m/h，阻力H振=15kg/m。对于吸气段①，初选管道风速为14m/s，则有

3

2

D圆整：D=300mm。则实际风速为：

Qu43600/36001440.302m

u所以风管直径为

QD243600/36000.32414.15m/s

300mm，采用厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速为s，动压为：

H动u22g1.214.15229.8112.25kg/m2

雷诺数：Re绝对粗糙度为：

=，相对粗糙度为

Du0.314.151.21.731052.94105

/D=。

用公式计算沿程阻力系数

2)阻力计算

①直管阻力（沿程阻力）

0.35Re0.250.35(2.94105)0.250.015

吸入管和压送管采用相同速度的气流和相同直径的管道，则管段①、②和③的阻力可以同时计算。

H直②局部阻力

l2)H动0.015(30612.256.13kg/m2 .3D该系统的局部阻力由3个90°弯头产生。

弯900.750.0080.0080.183 0.60.6（R/D）（1.5D/D）0.75H局H动30.18312.256.73kg/m2

如果压气段和吸气段的风速或管径不同，则应分别计算其沿程阻力。 ③设备阻力

该系统的设备阻力由一台旋风分离器、一台布袋除尘器和振动筛产生。其中，旋风分离器选用下旋60型，其阻力查附录３，根据其风量、进口风速和组合形式(两台并联)，查得H沙=54kg/m。根据风量，由附录４，查得布袋过滤器的阻力H袋=1000Pa。则设备阻力：

2

H设= H沙=+H袋+ H振=53+100+15=168kg/m2。

则系统的总阻力：

H总H直H局H设6.136.73168180.86kg/m2

3)风机的选择

通风机应提供的压力为风网阻力加上15%的附加量，即：

H风机=H总（1+）=×=（kg/m2）

通风机应提供的风量为风网所需风量加上10%的漏风量，即：Q风机=3600×（1+）= 3960（m/h） 查附录5，可选用6-30离心通风机，其性能参数为：风量4000 全压230 转速为2520转/分，效率78%。

表14 风网阻力计算表

沿程局部沿程局部阻力设备阻力 机器名称或管段风量Q 风速υ 动压H动 管径D 管长L 阻力阻力阻力系数或当3

H设 编号 m/h 3说明 2m/s kg/m 2mm m H直2H局系数 量长度 kg/m 2kg/m kg/m 1 振动筛 管段①+②+③ 下旋60型沙克960 龙 布袋除尘器 总阻力 960 2 9 (l当) 10 11 15 13 弯头3个：90°， 2 3600 3600 3 4 5 6 7 8 300 3+5+2 53 D=600,两只并联 50 180.86kg/m 4.3.2 集中风网的阻力计算

集中风网的空气从多个不同的设备或吸点同时吸入，在总管汇集后进入通风机。集中风网相当于有多段管路并联。在进行并联管路的阻力计算时，应采用适当的方法使每段并联管路的阻力相等，以保证每段风管的风量达到设计要求。管道阻力平衡的方法有两种。一种是把需要提高阻力的管道的直径适当缩小，这种方法主要用于并联阻力相差较大的情况。另一种办法是在管道中装设阀门，通过调节阀门的开度来改变局部阻力的大小。在实际生产中，可按下式计算平衡后的管径：

D2D1(H10.225 )H2式中，D1、D2—平衡前后的管径

H1、H2—平衡前后的风管阻力

并联管的阻力差在10%的范围内，就可以满足工程精度。 集中风网的设计举例：

某面粉厂清理间的除尘风网如图8所示。试对该风网进行水力计算，并选择合适的风机。 为计算方便，将各管段编号，如图。管段①和管段⑥为并联管段。管段②加管段①(或⑥)与管段⑦并联。水力计算从管段①开始。

DMC-60 布袋除尘器 α=90 ° R=D D3=4203l=3m ③ ⑦ ① D =450 ④ l =4m α= 90 ° R=D α=90 ° R=D445l=6mD =450

5风机

α=60 °α=30 ° R=D 7l=5m D2 =300 ② l =5m 2 D1=2601l= ① 振动筛Q=3600m^3/hH机=15mmHg

R=D α=30 ° ⑥ α=90 ° R= 割麦机Q=1200m^3/hH机=25mmHg R=6l=1mD6=190 α=60 °金刚砂打麦机

Q=2400m^3/hH机=25mmHg

图8 某面粉厂清理间的除尘风网(p304)

管段①： 1）选管子

查表1可知金刚砂打麦机的风量为Q=2400m/h，阻力H打=25kg/m。初选管道①的风速为14m/s，则管径

3

2

DQu42400/36001440.246m

3

圆整后取：D=250mm。(同理，管段⑥的直径为170mm。管段②的风量为3600m/h，管径为300mm。) 则实际风速为：

uQD242400/36000.252413.59m/s

所以风管①的直径为250mm，采用厚的镀锌钢板制作。风管中的实际风速为s，动压为：

H动u22gDu213.591.2211.3kg/m 9.812Re绝对粗糙度为：

0.2513.591.21.731052.36105

=，相对粗糙度为/D=。

用公式计算沿程阻力系数

2) 阻力计算 ①直管阻力

0.35Re0.250.35(2.36105)0.250.016

H直②局部阻力

l2 H动0.016025.2511.31.808kg/mD管段①的局部阻力由1个90°弯头和一个直三通组成。 弯头的阻力系数：

弯0.008900.750.0080.183 0.60.6（R/D）（1.5D/D）直

0.75三通的阻力系数：由A2/A1=250/300=，A3/A1=170/300=，Q3/Q1=1200/3600=，查附录2-4：

侧

=(

=，所以

H局H动(0.1830.51)11.37.83kg/m2

则管段①的总阻力

H1=++25=34.638 kg/m2

同理，将各管段的阻力计算填入表15中，管段①和管段⑥并联，其阻力分别为 kg/m和m，其阻力差为%，大于10%，因此要进行阻力平衡设计，以保证各管段的风量。本例采用在管段②上安装插板的方法增加其阻力。应注意，如果并联管路的阻力相差太大，则不易于用插板来调节阻力，以免插板

2

2

插入过深而引起管道堵塞。

③设备阻力

该系统的设备阻力由一台布袋除尘器产生(其它设备阻力已在支管阻力种计算，在此不能重复)。由附录4，选用JBS-A型扁布袋除尘器，可知布袋过滤器的阻力H袋=150kg/m。

所以，设备阻力：

2

H设= H袋=150kg/m2。

则系统的总阻力：

H总H直H局H设6.134.48150160.61kg/m2

表15 风网阻力计算表

局部阻力沿沿程机器名风量称或管Q(m/h) 段编号 23局系数设备阻部或当力 阻量长力H度 (kg/m) 局2风速动压H管径管长雷诺阻力υ动 程阻管段总阻力 说明 D L(m) 数 系数 H设 (kg/m) 2(m/s)(kg/m )(mm) 力H ξ(l) 直 当1 2 3 4 5 6 9 7 10 8 11 25 13 弯头1个：90°，， 打麦机 2400 管段① 2400 250 ×10 5 直三通一个：A2/A1=，A3/A1=，Q3/Q1=， 擦麦机 12000 管段⑥ 1200 5 25 170 ×10 弯头1个：60°，，

测三通一个：A2/A1=，A3/A1=，Q3/Q1=， 采用插板进行阻力平衡 弯头1个：60°，， 管段② 3600 300 ×10 5 直三通一个：A2/A1=，A3/A1=，Q3/Q1=， 振动筛 3600 15 弯头1个：90°，， 管段⑦ 3600 300 ×10 5 弯头1个：60°，， 测三通一个：A2/A1=，A3/A1=，Q3/Q1=， 管段①+②与管段⑦阻力平衡：平衡管段 ①+② D2平D1(喉管段⑦的直径： H10.225.9320.225)300(11)190mm48.512H2 管段③ 7200 管段7200 ④+⑤ 布袋除7920 尘器 总阻力 420 ×10 5 弯头1个：90°，， 弯头2个：90°，， 450 4+6 ×10 5 风帽一个： 150 +++=220.594kg/m 2 3) 风机的选择

通风机应提供的压力为风网阻力加上15%的附加量，即：

H风机=H总（1+）=×= (kg/m2）

通风机应提供的风量为风网所需风量加上10%的漏风量，即：

Q风机=7200×= 7920（m/h）

3

查附录5，可选用4-72 NO6离心通风机，其性能参数为：风量8841m/h，全压：317Pa，转速为960转/分。

3

第三节 气力输送系统的设计与计算

气力输送是利用气流（通常是空气）的作用输送粉状或颗粒状物料的一种输送方式。在食品加工厂特别是粮食加工厂得到了广泛的应用。典型的气力输送面粉厂的工艺见图9。物料经平筛和磨粉机后，通过一楼的三通接料器进行气固混合，由垂直管道将物料提升到四楼，经沙克龙卸料器进行气固分离，分离后的物料进入下一道平筛和磨粉机，气流则经汇集管进入风机，经沙克龙和布袋进行二级除尘。该系统在输送物料的同时，还可以对物料进行冷却和除湿，起到了一风多用的作用。

1 力气输送系统的形式及其特点

根据设备组合情况的不同，气力输送装置一般可分为吸气式、压气式、混合式、循环式等基本形式。常见的气力输送形式及其特点见表15。

表15 常见气力输送网路的形式和特点

形简图 式 粉尘不易外扬，供料物料在风机的吸气管道一侧。当风和输送连续进行。供机6开动后，空气不断被吸入吸气吸管道。物料从吸嘴1吸入管路2，气式 关风器4排出。空气经除尘器5净送距离受限制，能耗化后经风机排入大气。 高。 压 风机1开动后，将料斗3中的物料物料的输送都在压气头吸粮机。 适于大流量长距用于于固定式码 被输送至卸料器3，气固分离后从求较高。输送量、输处物料的输送。常除尘装置的气密性要广、或装在低处深料系统简单，对卸料、物料、或堆积面适宜于较高水分可几处同时吸料。系统组成 特点 应用

气式 由供料器4送入管2。物料在管道中被气流输送至卸料器5中进行气料分离，并由关风器6排出。空管道一侧进行。输料管内的空气压力大于周围的大气压力。能离输送。 气则经除尘器7净化后排入大气。 防止杂质进入系统。容易造成粉尘外扬。 空气压缩机1送出的压缩空气先将输料管分叉并安装进入过滤贮气罐2，再送往有关设切换阀，即可改变输备。被输送的物料由料斗经供料器送路线或同时向几个5送入压力存料筒3。物料从筒底地方输送。整个装置进入输料管7。在压力料筒出口处脉的管道上，装有与气源接通的电磁冲式 输料管7。被输送的物料被分隔成结构较简单，但供料不连续的料柱，每两个料柱之间是器结构较复杂，在输一个气柱。物料被送至卸料器9，送过程中，灰尘容易空气经过滤器10排出。在输料管飞扬。 沿线装有排堵管8。 风机3工作时，物料由吸嘴1随气流沿吸气道2进入卸料器4，然后混经关风器(供料器)5排出。排除空合式 风除尘器7。空气经布袋过滤器8净化后排入大气。 气压入管道6，沿压气管道送至旋的特点。 输送装置。 气力输送装置所具有用于移动式气力具有吸气和式压气式要配料的场合。多适于既要集料又 阀6。压缩空气形成脉冲气流进入出。卸料器和除尘器物料易从排料口排距离输送。 内部处于正压状态，适合于高浓度长

排入大气的物料少，循环式 在风机出口设有旁通支管，部份空能减少物料损失和大输送细小、贵重或气经布袋除尘器净化后排入大气，气污染。减少为其的危害性大的物料。 大部分空气返回接料器循环使用。 净化设备。多一根会风管。输送量较小。 适于从容器(仓)上、下壳体中间夹有透气层。上部流为斜槽，下部为通气槽。空气经透态 化化。空气槽可以采取压式或吸气式式 布置。 输送。

图9 气力输送面粉厂工艺流程

低。 平输送，可作曲线气层均匀进入料层，使物料流态容易保养。动力消耗斜旋转，不能作水度低，空气槽磨损少，料的输送。必须倾无运动构件，输送速中排出的粉状物2 气力输送系统的工作原理

沉降速度umf

即相对于流体的最大速度（终端速度）。可用下式计算：

umf4gd(s)3

式中：ut——颗粒的自由沉降速度，m/s; d——颗粒直径，m;

ρs,ρ——分别为颗粒和流体的密度，kg/m;

3

g——重力加速度，m/s2.

设沉降速度为umf的物体，放在垂直向上的速度为υ的均匀气流中，则物体运动的绝对速度υ物为：

υ物=υ-umf

此时，如果υ=υmf，则物体的绝对速度υ物=0，即物体在气流中停在原处，既不上升，也不下降。这时的气流速度称为物体的悬浮速度υ悬。物体的悬浮速度在数值上与沉降速度相等，即υ悬=umf。当物体处在大于其悬浮速度的气流中时，则物体将被气流带动。

在垂直输送管道中，气流的速度必须大于物料的悬浮速度。悬浮速度是实现气力输送时确定气流速度的依据。但是，物料在乘积的运动十分复杂，受着多方面因素的影响；同时，被输送物料的形状通常是不规则的，所以，各种物料的实际悬浮速度需要通过实验来确定。

在水平管道内，由于气流的动力方向同物料颗粒的重力方向垂直，因而其悬浮和运动状态更为复杂。在选择气流速度时，通常仍以垂直管道内的悬浮速度为依据。部分谷类物料的悬浮速度见表16。

表16 部分谷类物料悬浮速度参考值

名 称 小 麦 面 粉 麸 皮 一皮物料 大 麦 心 中 麦 心 细 麦 心 稻 谷 υ悬 m/s 9~11 2~3 1~2 6~7 ~5 4~ 2~4 8~10 名称 糙 米 谷 壳 米 糠 稗 子 并 肩 石 玉 米 花 生 棉 籽 υ悬 m/s 9~12 2~ 1~2 4~7 11 10~14 11~15 9~10 名称 油 菜 籽 大 豆 大 麦 高 梁 荞 麦 燕 麦 豌 豆 υ悬 m/s 8 9~11 9~11 ~ ~ 8~9 15~ 3 气力输送系统的组成和主要装置

接料器和供料器

接料器和供料器是使物料与空气混合并送入输料管的设备。对接料器结构的要求是：1)物料和空气在接料器中应能允分混合，有效地发挥气流的悬浮和推动作用，防止掉料。2)接料器的结构要使空气通畅进入，不致产生过分的扰动和涡流，以减少空气流动的能量损失。3)使进入气流的物料尽可能

与气流的流动方向相一致，避免逆向进料。在某些情况下，要使物料减速，或利用其冲力使其转向，这样，可以降低气流推动物料的能量消耗。

接料器用于负压环境（如双筒形吸嘴，三道接料器等），供料器用于正压环境。前者用于吸气式风运装置，后者用于压气式风运装置。常见的接料器和供料器见表17。

表17 常见的接料器和供料器

名称 简图 结构 由内筒和外筒组成。内筒吸取物料，其直径与主要用来直输管直径相同，前端做成喇叭形，以减少阻力。1000700特点 应用 外筒 内筒1d 接吸取仓库外筒是空气进入内筒的通道。外筒通常做成活 动的，以调节内外筒下端面的间距S，从而获内的散装粮得最大的吸取量。在风速小于30m/s时，内外食。 筒之间的环形面积大致与内筒的截面积相等。 有垂直式三通接料器和水平式三通接料器。由供料溜管和风管两部分组成。垂直式三通接料器由倾料的溜管和垂直风管以40°角度接合。物料溜管下落，进入垂直风管。空气从下端的内或车、船双筒形吸嘴 hS d 垂直式三通接料器 喇叭管吸入，与物料混合并携带物料从垂直输料管提升。倾斜管的下端做圆弧形，并装有可调弧形板，板的尾端与水平成45°的向上倾角，以便物料被冲散并折向上方。压力门用来限制溜管中随同物料吸入的空气。风管的直径比输料管10略小，风速较高，以便物料的起动和加速。 三通接料器

是垂直三通物料沿矩形溜管下落，经弧形淌板转向并上冲，接料器的一适用于粒状物料和粉状物料。 落入从进风口引入的气流中。弧形淌板可以根种变形，具有据物料下落的情况来调节其插入深度，使物料较好的气体适当减速或顺着气流方向冲出。 力学特性。 诱导式接料器 物料从溜管进入花篮存料到，在从料斗底部可以多方向花篮式接料器 的、分布在输料管四周的进料孔，被由下而进料。 上的气流悬浮提升。 当物料进入叶轮供料器时，被不断旋转的叶轮物 适用于粒状叶轮式供料种 器 带到出料口。为了保证供料器的正常工作，供料器的制造过程中，应严格控制加工精度，减少间隙面积，提高工作效率。 在供料斗前面有逐渐缩小的方形管段，后面的管段则逐渐扩大，渐扩管与风机出口连接。在需要动力，供料稳定。 适用于各种情况 适用于低浓风运稻壳、结构简单，不要传动 麸皮、米糠、下脚，短距离风运粮粒等。 收缩管式供料 器 导轨中装有可调节的闸板，以调节供料口下面的管道处风速的大小，使其动压力增加到大于全压力，于是该处的静压力就变为负值，物料就可顺利进入。

卸料器

卸料器是使物料从气流中分离出来的设备。对它的要求是：1)分离效率要高。2)性能要稳定。即当输送稍的变化时（例如风量或浓度发生变化），也要具有稳定的分离能力。3)结构要简单，体积要紧凑。容易磨损的部位能拆卸更换，检查维修方便。4)对于分离颗粒的卸料器，具有“一风多用”的作

用。根据用途的不同，卸料器可分为粉状物卸料器和粒状物料卸料器。粉状物料卸料器通常即采用沙克龙除尘器。常用卸料器的形式特点见表20。

表20 常用卸料器的形式特点

名称 简图 结构 主要工作室为一三角形箱子。垂直提升的粮粒和空气由输料管1经变形管2冲向圆弧结构简单，箱式卸料 器 形顶盖3，然后折向沉降室4。阻力较小，稳定粮粒在重力作用下降落，流经可靠，分离轻杂淌板5，从出口6经关风器排质的效果较差。 出。一部分轻杂质，随同气流从出风管7吸出，然后去除尘器。 弯头式卸料器 由上进料变形管1、矩形弯物料破碎率头2、调风阀3、集料装潢4、较低。分离轻杂和出风管5组成。粮粒与空气质效果较差。如 的混合物由输料管经变形管进果风速稍有降低入矩形弯头。在弯头中，粮粒或浓度增加，物继续靠气流的带动和自身的惯料容易从顶点倒性力前进，并滑向集料斗。空滑而引起掉料。 气和轻杂质则经出风管吸出。 离心式卸料器 结构简单，体积小，压损不 同旋风分离器。 大。用于颗粒物料时，磨损大，物料破碎较大。 应用广泛。 中。 的气力输送装置常用于碾米厂刚砂以减少磨损。这对小麦可起到打麦和擦麦作用。 弧形顶盖内壁涂金适合的材料。在圆应衬垫橡皮或其它特点 应用 对于容易破碎的物料，例如大米，在圆弧形顶盖内壁

关风器

关风器是使卸料器或除尘器在与外界有压力差的情况下，能够顺利排料而又不致泄漏空气的一种设备。关风器要求有良好的气密性能，排料要连续可靠，不易破碎物料，外形尺寸要小，高度要低。常用的关风器有需要传动的叶轮式关风器和不需传动的料封压力门关风器等。叶轮式关风器的结构及性能与叶轮式供料器相同（参阅本章第三节）。料封压力门关风器（简称压力门）有如图10所示的几种形式。它是依靠堆积一定高度的物料来保持气密要求的。

图10 料封压力门

图10a是最简单的料封压力门。它是一节垂直放置的管子。管壁镶有玻璃观察窗。管子的下端装有倾斜的压力活门。当管子上端与卸料器的出口连接后，在压砣和卸料内负压的作用下，压力活门自动关上。管中物料堆积的高度应愈高，这个高度可借移动压砣的距离来调节。图10b所示的料封压力门关风器，其管子下端的启闭由锥体来控制。锥体用橡筋悬挂在转轴上。转动转轴，可调节橡筋的拉力，亦即调节管内物料堆积的高度。在有足够高度的情况下，如装用图10c所示的具有两道压力门的关风器，则可提高闭风效果。

风机

气力输送系统常采用高压风机作气源。常见的高压离心风机有8-81型、9-19型，罗茨风机等，罗茨风机适用于管网阻力波动大、流量要求较稳定的场合，如脉冲式气力输送系统。常用高压风机的型号规格见附录6。

4 气力输送系统的设计计算 设计原则及步骤

气力输送网路的设计与计算的任务是，根据规定的条件设计确定网路的组合形式以及各输料管和风运设备的规格尺寸，计算网路所需要的风量和压力损失，从而正确选用风机和电动机，以保证网路经济可靠地工作。其设计依据主要有：1)生产规模及工作制度。2)原粮的性质及其成品的种类和等级。3)厂房结构形式，以及仓库和附属车间的结合情况。4)工艺流程和作业机的布置情况。5)技术经济指标和环境保护要求。6)操作管理条件和技术措施的可能性等。

气力输送系统的设计步骤为：1）根据系统的要求和特点选择组合形式（压送、吸送等）；2）根据设备布置图画出气力输送网路的草图；3）确定工作参数；4）进行阻力计算，确定主要工作设备的形式、材料和结构尺寸；5）根据总风量和总压损选择合适的风机，计算所需功率和配用电机；6）确定其它辅助设备及其安装位置等。

气力输送系统主要参数的确定 4.2.1 输送量的确定

输送量的大小是由工艺过程规定的。在设计时应该是输料管在正常工作中可能遇到的最大物料量，所以应该考虑一定的储备，即：

G算=αG

式中G算——计算输送量

G——设计输送量 ——储备系数

储备系数的大小，应根据具体情况分析确定。单纯为了输送的安全，不适当地提高α值，将造成设备的增多和动力的浪费。而且，由于计算结果不符合生产的实际情况，将带来操作上的困难并容易发生故障。粮食中工厂各道工序的储备系数α值通常在之间。车间与车间之间以及码头和移动式气力

输送装置

≥~。

4.2.2 风速的确定

动力消耗几乎与风速的三次方成正比，输料管中的风速过高，则动力消耗变大。风速过低，对物料输送量变比的适应性小，工作不稳定，容易发生堵塞或掉料。所以应陔在保证输送工作稳定可靠的前提下，尽量采取低风速。

通常，当物料的比重和颗粒愈大，输送浓度愈高、或者管道有弯曲和水平输送时，所需风速应取较大数值，反之则取较低数值。通常对于粒度均匀的物料可取其悬浮物速度的~倍，对于不均匀的物料，可取其悬浮物的5~10倍。食品加主厂输料管中的风速一般为：粮粒υ=20～25m／s；粉状物料υ=16~20m／s。

4.2.3 输送浓度的确定

输送浓度μ指输料管中所输送的物料量与空气量之比，亦称混合比或浓度比，即每公斤空气所输送的物料的公斤数。即：

G物G气

式中：Ｇ物——单位时间所输送的物料重量，kg/h

G气——单位时间内通过输料管的空气重量，kg/h

从上式可见，输送一定数量的物料所需的空气与输送浓度μ成反比。μ值大，所需的空气少。输送空气少，则动力消耗就可减少且整个网络的管道、卸料器、除尘器以及风机等也可缩小，这样，原材料消耗和投资费用都可节省。但是，浓度过高，输送压力损失将增大，操作较困难，并且容易引起堵塞或掉料。另外，考虑到空气有时还兼有通风和风选的任务，都必须保证有一定的风量。在选定输送浓度时，还要考虑风量和阻力是否与风机的风量和压力相适应，风机能否在较高的效率下工作。否则，浓度虽然是高的，但风机并不在较高效率下工作，动力消耗就不一定会降低。

目前我国面粉厂的气力输送浓度，中小型厂，麦间为μ=2~4，粉间为μ=~3。大型厂，麦间为μ=4~6，

粉间为μ=2~5。米厂输送稻谷、谷糙混合物和糙米，μ=3~5；输送米糠，μ=~2。码头及移动式气力输送装置，当采用高压离心风机时，μ=8~14。

根据选定的输送浓度值μ，所需的风量Q应为：

Q式中：G物——输送量，kg/h

G物

γ——空气的比重，γ=m3 Q——风量，m3/h

已知风量Q和风速υ，输料管的管径D可用下式计算：

D0.0188 压力损失的计算 4.3.1阻力计算

Qu

气力输送系统压力损失的计算，一般根据实验和理论分析的方法进行。因实验的条件和分析归纳的方法不同，得出的系数和计算公式也不尽相同。下面介绍常用方法。

气力输送网路的压力损失H，可以归纳为由两部分组成：一部分空气携带物料进行输送的压力损失H物，另一部分为空气卸掉物料后进行输送和净化的压力损失H辅，即：

输送物料的压力损失H物包括从空气和物料进入输送系统到卸料器为止的所有压力损失。以图12为例，即空气自磨粉机吸入，携带物料经接料器、输料管、弯头直至卸料器为止的全部压力损失，它将由下列各项压力损失所组成：

H物=H机+H接+H加+H摩+H弯+H复+H升+H卸

图12 气力输送系统的风运压力损失

现将上式各项压力损失的性质和计算方法分述如下： 1）空气通过作业机的压力损失 H机

如果接料器的进风口用引风管连接到某一作业机或吸点进行吸风时，则这一作业机或吸点的空气阻力，以及连接风管的阻力，都应计算在内。如果接料器直接从大气进风，则H机=0。

2）空气通过接料器的压力损失 H接 接料器的压力损失按下式计算：

H接=ξH动（kg/m2）

式中：H动——与接料器连接的输料管中的空气的动压力

——接料器的阻力系数，其值随接料器的结构而异，见表25

3)气使物料起动加速的压力损失 H加

物料在进入接料器后开始向规定方向运动时，其速度并不是立即可以提高的，而是需要气流对它进行一段加速的过程。物料加速的压力损失，与物料的性质、数量和管径的大小有关。在垂直输送谷物（小麦）及其磨碎物料时，此项压力损失为：

H加=iG算（kg/m2）

式中：G算——计算输送量，kg/h

i ——加速1kg/h物料的压力损失，kg/m2

i2

Ru D2对于小麦、大米、稻谷等粗硬粒， i=33 kg/m，对于细软物料，如3皮、4皮、2心、麸皮、面粉等，i= kg/m。

4）输料管的摩擦压力损失 H摩

空气在管道中输送物料时，除因空气与管壁的摩擦和气流之间的摩擦所形成的压力损失外，还有物料在管道中运动时压力损失。这个损失是物料与空气和管壁的摩擦以及物料彼此之间的摩擦和碰撞引起的。

2

H摩=Rl（1+Kμ） （kg/m2） （7-10）

式中：R——输送空气时每1m管道的压力损失，可查附录6

l——输料管的长度，包括弯头的展开长度，m μ——输送浓度

K——阻力系数，与物料的性质、输料管的直径和风速和放置形式等有关。不同情况下K值的计算

式见表22。

表22 K值的计算式

风管放置方式 典型应用 小麦、稻谷大颗粒 等 0.215D0.75u0.8垂直管 水平管 0.15Du0.125

1皮、1心粗硬物料 等 0.16(D40)u1.330.24(D40)u1.33 0.135Du0.125 细软物料 面粉 0.11Du0.125 5）弯头的压力损失 H弯

空气携带物料通过弯头时的压力损失可按下式计算：

2

H弯=H动（1+μ）（kg/m）

式中：——弯头在输送空气时的阻力系数，见表23

6）使物料恢复速度的压力损失H复

物料通过弯头时，由于方向改弯和不断与弯头碰撞而降低速度。如果在弯头后面还有管道，物料要继续输送，则其速度必须重新恢复起来。

当弯头的方向由垂直转向水平时，H复与输送物料的数量和弯头后面的水平管段的长短有关：

H复=β△H加（kg/m2）

式中：H加——空气加速物料的压力损失

△——输送量系数，其值见表23

β——弯头后面水平管长度系数，其值见表24

表23 加速物料的压力损失

输送量(吨/时) 系数△(90°弯 头) 以下 以上

表24 水平管长度系数

弯头后面的水平管长度(米) 系数β 1 2 1 3 4 5

当弯头的方向由水平转向垂直时，H复这项压力损失按下式计算：

H复=2△H加（kg/m2）

如果弯头后面没有管道，物料通过弯头后直接进入卸料器，则这项压力损失就不存在，即H复=0。 7）提升物料的压力损失 H升

空气提升物料的压力损失，即空气和一定重量的物料提升到一定高度所做的功，其值为：

H升=γμh kg/m2

式中：γ——空气的比重，kg/m h——物料提升的高度，m 8）卸料器的压力损失 H卸

卸料器的压力损失随结构型式而异，其值可查表2-5，或按下式计算：

3

H卸=H动（kg/m2）

式中，

——卸料器的阻力系数，见表25

H动——卸料器进口处的空气动压

气力输送的辅助部分包括汇集风管和除尘器等，其压力损失为：

H辅=H汇+H管+H除（kg/m2）

式中：H汇——汇集管的阻力

H管——风管的阻力 H除——除尘器的阻力

在气力输送网络的计算时，为简化起见，作H除须单独计算外，对于H汇和H管二项，在一般情况下不予计算，可取期值等于30~50 kg/m。这样做其误差所占比例不大。

各项压力损失的有关数据和计算公式见表25。

表25 风运网路压力损失计算公式

压力损失项目

代号 计算公式 说明 2

作业机的损失 H机 H机= 或实例 接料器直接从大气进风时此项不计 吸嘴 各式三通接料器 =~ = = = 接料器的损失 H接 H接=ξH动 装有引风管的三通接料器 弯头接料器 输加速物料的损送物失 料部为输料管长度，包括弯头的展开长度。分的压力摩擦压力损失 H加 H加=iG H摩 H摩=Rl（1+Kμ） R和K可得附录四 H弯=ξH动（1+弯头的见表2-2 损失H物弯头的损失 H弯 μ） 当弯头方向由垂直向水平，H复=β 恢复速度的损β之值见表7-3 H复 △H加当弯头方向由失 水平转向垂直H复=2△之值见表7-2 △H加 输送物料部分的压力损失H物提升物料的损γ为空气的比重，等于 kg/m3。h为物H升 H升=γμh 料提升的高度（m） 箱式卸料器 弯头卸料器 = = 失 卸料器的损失 H卸 H加=H 回风式卸料器H卸=40~50 风筛提粉器 H卸≈100 沙克龙卸料器的值见本章第2节 对于沙克龙，H沙=H动。对于压入布辅除尘器的压力助部损失 分的入布筒过滤器，H压力=40~60 kg/m 损失 汇集管和其它风管的压力损失 2布筒过滤器，HH除 =20~40 kg/m对于吸布2见本章第2节 H汇 H管 按30~50kg/m计算 2

风机的确定

根据网路的压力损失H，考虑到计算上的偏差等因素，要求风机提供的压力为：

H风机=×H （kg/m2）

式中：——压力附加系数

风机应提供的风量Q风机，等于各根输料管风量之和，再考虑设备的漏风等其它因素。因此：

Q风机=×∑Q (m3/h)

式中：∑Q——各根输料管风量之和，m/h ——风量附加系数

根据H风机和Q风机就可按本章第2节的方法选择合适型号和转速的风机，并计算其所需要的功率，配置适当的电动机。

举例

日产100吨大米厂的气力输送网络计算。见图13。

图13 大米厂的气力输送网络

该系统各道物料的提升任务分别由6根输料管来完成，合并成一个网路，由一台高压离心风机作为气源。在进行计算时，为了便于表达和复核，将计算结果列表27中。

1) 物料流量计算

设计产量为日产100T，则每小时产量为100÷24==4170kg，此即第6根白米输料管的设计输送量。其他各根管子的输送量都可根据工艺流程计算而得。例如1号管输送的是稻谷，其设计输送量可根据所要求的白米产量和出米率来计算。现设稻谷的米率为60%。已知白米产量为4170kg/h，则稻谷的数量为4170÷=6950 kg/h，填 入第3栏。

在清理过程中，取α=。于是其计算输送量为：

3

G算=αG=×5960=7150（kg/h）

取输送风速υ=20m/s，并暂定浓度μ′=，所需风量为：

Q输料管直径为：

G物71504.51.21324m3/h

D0.0188取D=150mm，并反算Q和μ，得：

Qu0.01881324180.161m

Q=2826D2υ=2826××20=1271（m3/h）

G算Q7150 1.212714.69将上面的D、υ、Q、μ之值，分别依次填在表中第6~9栏。

第10栏填写输料管的长度l（包括弯头的展开长度）以及垂直部分的高度h。在本例中，l=h=。 动压H动=m。

当υ=20m/s和D=150mm时，输送稻谷的R、K、I之值，从附录6查得：R=, K=, i=29 2) 压损计算

下面就可根据以上各已知值，逐项计算1号输料管的各项压力损失。 ① 1号接料器引风管所连接的机器的阻力和引风管本身的阻力：

这个引风管同时接到三楼的两台振动筛和底楼的输送机卸料端进行吸风除尘。由于振动筛的距离较远，所以只要考虑它的阻力就行。根据估算，可取H机=20kg/m。

② 接料器的阻力：

带有引风管的三通接料器的阻力系数=，所以：

2

2

H接=H动=×=17（kg/m2）

③ 加速物料的压力损失：

H加=iG=29×=207（kg/m2）

④ 摩擦压力损失：

H摩=Rl（1+Kμ）=×(1+×=139（kg/m2）

⑤ 弯头的压力损失：

由于本例的输料管除第5根外都没有弯头，所以1号管H弯=0。 ⑥ 物料恢复速度的压力损失，由于没有弯头，所以H复=0。 ⑥ 升物料的压力损失：

H升=γμh=××=59（kg/m2）

⑦ 卸料器的阻力：

回风式卸料器的阻力系数=，所以：

H卸=H动=×=37（kg/m2）

于是1号输料管从接料器到卸料器的为止的全部压力损失为：

H物= H机+ H接+H加+ H摩+H弯+ H复+ H升+ H卸=20+17+207+139+0+0+59+37=479（kg/m2）

其他各根输料管的压力损失，亦按上述方法分别计算后填入相应各栏中。其中5号输料管因输送的物料为米糠，并有对米机进行吸风冷却的任务，所以输送浓度较低。

从计算表中可以看出，阻力最大的是1号输料管，其H物=479 kg/m，此即本风网输送物料部分的压力损失。阻力不平衡的支管，可变换沙克龙的阻力加以调节。

辅助部分的压力损失，包括每个卸料器后面的沙克龙以及汇集管、总风管和布筒过滤器等的压力损失。对于1号管，根据其风量Q=1270m/h，其卸料器后面的沙克龙可采用下施型，直径D沙=550mm，阻力H沙=47 kg/m，填入第24栏。其他各处卸料器后面的沙克龙的规格和阻力也按上述方法填入表中。

汇集管和总风管的阻力估算为30 kg/m。关于布筒过滤器阻力的确定，首先要计算出全部输料管的风量之和，即：

2

2

3

2

Q=1270+458+1270+1450+574+956=5978（m3/h）

然后再加20%的附加量，即为布袋除尘器、风机应处理的风量：

Q风机=Q布==×5978=7180(m3/h)

其阻力取H布=27kg/m，填在第26栏。于是辅助部分的阻力为：

2

H辅= H沙+ H汇+ H管+ H布=47+30+27=104（kg/m2）

网路总阻力为：

H= H物+ H辅=479+104=583（kg/m2）

风机应具有的压力为：

H风机=×H=×583=641(kg/m2)

根据H风机=641 kg/m和Q风机=7180m/h，查附录5可选用6-30型No7离心风机，其工作点的效率为η=%，公称转速A在17500~18900之间，取A=17700，于是风机转速为 n采用电动机通过三角带传动。

表26 日产100吨大米厂气力输送压力损失计算表

输送量（公斤/输物料的时） 料管编名称来源或A177002530N072

3

。可

D Gmm s 算υ m/Q m/h 2H/l μ m H动 kg/m 112 3 14 212R K i 号 去向 G α 5 7 150 2 150 7 150 7 860 6 10 4 600 30 0 160 950 10 150 96 11 2 稻谷3 5960 1790 5960 6560 555 44 7 20 20 20 20 25 20 56 74 58 8 1270 49 10 1 1 (主流) 稻谷2 (副流) 稻谷3 (主流) 谷 糙 4 物 5 糠 白 6 米 170 米 9 8 1 1 2270 1450 5 9 2 6 1 9 14 10 3 9 表26 （续）

输H物 kg/m 2 备注

料管编号 1 1 机H 15 20 接H 16 17 7 加H 17 209 17摩H 18 13弯H 19 0 复H 20 0 升H 21 59 卸H 22 37 9 物H 23 47沙H 24 47 H汇+ H布H布 26 27 27 D沙=550 25 30 170 0 49 17 9 130 0 59 17 4 120 0 57 37 9 9 9 2 4468 4547 4361 33 D沙=550 D沙=550 D沙=300 2 20 17 4 203 15 17 7 204 0 12 4 5 20 38 67 1889 138 39 11 58 0 410 D沙=350 6 0 12 0 5 0 0 50 37 4 95 D沙=400

附：任务两侧

1) 日产3000包面粉厂粉间气力输送网路计算

本例的风运流程图见第六章图6-8所示。从流程中可以看出，物料的输送由7根输料管组成的一个网路来完成。表28为其工艺流量平衡表。

表28 日产3000包面粉厂粉间工艺流量平衡表

名称 1皮 235 皮 中20 刷 315 1 11 3 15 5 20 5 10 0 占1皮% 1035 45 20 皮 2中刷 皮 3心 1心 2心 3尾刷 麸皮 面粉

皮 150 心 222 心 312 心 尾19 刷 合计 35 20 15 50 22 12 19 16 84 3 16 8 4 ε 14 17 33

在计算时，也像例1那样，先绘制压力损失计算表。

下面以1号输料管为例，按表中所列各栏顺序进行计算，并将所得数值逐一值逐一值入各栏之中。 表中第1栏填写输料管的编号。第2栏填写物料的名称及其来源去向。

第3栏填写设计输送量。根据面粉的产量（日产3000包，每包25kg）并根据净麦出粉率为84%，可算出所需净麦量（即1皮磨流量）为：

其他各根输料管的输送量可根据流量平衡表，按其占1皮的百分比分别进行计算。例如2皮磨下物的输送量为：

G=3720×35%=1300（kg/h）

根据表 ，1皮的储备系数取α=。于是计算输送量为：

G算=αG=×3720=3900（kg/h）

暂定输送浓度μ′=4，输送风速采用υ=18m/s，则可算出风量和管径：

QG物Qu390041.2812.5m3/h

812.518D0.0188取D=130mm，并反算Q和μ：

0.01880.126m

Q4D218860m3/h

G算Q 1.390028603.78将上面的D、υ、Q和μ之值依次填于表中。

第10栏中的h表示输料管的垂直高度，l为包括弯头展开长度和水平段在内的管道总长度。由于粉间的卸料器采用沙克龙和一定长度的水平段才进入卸料器。这里h=12m，l=。

第11栏为υ=18米/秒和D=130mm时输送1皮磨下物（粗硬物料）的R、K和i之值。查附录6得

R=，K=，i=35。

下面以1号输料管为例，计算各项压力损失。 由于这根输料管的接料器直接从大气进风，故H机=0

①接料器的压力损失，根据公式（7-6）及诱导式接料器的阻力系数=，得：

H接=H动=×=10（kg/m2）

②加速物料的压力损失，根据公式（7-7）：

H加=iG算=35×=137（kg/m2）

③摩擦压力损失：

H摩=Rl（1+Kμ）=×（1+ ×）=102（kg/m2）

④弯头的压力损失：

H弯=H动（1+μ）=×(1+≈7(kg/m2)

式中：——输料管弯头的阻力系数，见表2-2。 根据α=90°，D=130mm以及取弯曲半径为1000mm，

⑤恢复损失：

H复=β△H加=××137≈9（kg/m2）

式中：β——弯头后水平管长度系数，1号管水平段长约1m，查表7-3，β=

△ ——输送量系数，查表 得，G= h，△=

⑥ 提升损失：

H升=γμh=××12=54（kg/m2）

⑦卸料器的阻力：根据Q=862m/h，选用下旋55型沙克龙，D卸=400mm，H卸=77 kg/m于是第23栏中输送物料的压力损失为：

3

2

H物= H机+ H接+H加+ H摩+H弯+ H复+ H升+ H卸=0+10+137+102+7+9+54+77=396（kg/m2）

其它6根输料管也按上述程序计算后，将结果分别填入7-7中。从表中可看出，1号输料管的压力损失为最大，H物=396 kg/m

风网的总风量的各根输料管风量之和，即：

2

Q=862+368+250+510+250+250+250=2740（m3/h）

加上20%的附加量，即为风机应具有的风量（亦即除尘器的处理风量）：

Q风机=Q布=×Q=×2740=3290(m3/h)

粉间的风网，经卸料器的空气中，仍含有大量的粉法，所以还必须用沙克龙和布筒过滤器进行除尘。本例中，沙克龙可采取两只并联，每只的处理风量为3290÷2=1645（m/h），D沙=550毫米，其阻力为H沙=80 kg/m布筒过滤器采用布筒直径d=150mm，长度l=2m，布筒只数n=8×8=64个，是布筒积物面积为：

2

3

F布=nπdl=64× ××2=（m2）

布筒负荷为： Q荷=

Q布329032

==（m/h/m） F布60.32

2

其阻力取H布=27 kg/m。另外取H汇+H管=30（kg/m），于是辅助部分的压力损失为：

H辅=H汇+H管+ H沙+ H布=30+80+27=137（kg/m2）

风路总阻力为：

H=H物+H辅=396+137=533（kg/m2）

风机应具有的压力为：

H风机=×H=×533=586（kg/m2）

根据Q风机=3290m/h和H风机=586 kg/m，可附录二，可选用6-23型No6风机。工作点的效率为η=82%。转速为：

表27 面粉厂气力输送压力损失计算表

输物料的输送量（kg/h） 3

2

υ D m/mm s Q m/h 2H动 μ H/l m 料管编名称来源或G 号 1 去向 2 1皮磨1 下物 2皮磨2 下物 中刷3 进3皮 1心磨4 下物 3皮磨5 下物 2心磨6 下物 3心磨7 下物 46 18 458 8860 558 1300 5720 13 3α 算G 5 36 130 85 70 2100 70 970 470 8 8 8 8 8 8 8 kg/m 12R K i 12 3 14 14 7 162 168 150 110 150 150 150 8 89 10 1 3 900 1 3 2 5 2 2 2 12/ 5 8 560 6 2 1 70 12/ 21 5 230 614 9 1 42 12/ 31 1 40 31 1 90 14 31

输料管编号 1 1 机 H物 kg/m H接 2H辅 kg/m HH升 卸 2H加 H摩 H弯 H复 H物 H沙 HH汇+ HH布 布 备注 15 0 16 10 17 1318 1019 7 20 9 21 54 22 77 23 3924 80 25 30 26 27 27 D卸=400

7 122 0 10 8 3 0 10 81 2 115 5 104 6 13116 25 51 46 2 84 1298 105 38 44 42 9 64 96 3 28 23 42 4 26 31 42 19 32 42 30 49 44 6 381 294 381 29 D卸=350 D卸=250 D卸=300 4 0 10 1 5 0 10 5 371 267 0 10 6 6 0 10 3 D卸=250 D卸=250 D卸=250

2) 通风除尘网路的设计计算

参考文献：

附录1：阻力系数（λ）图

附录2：局部阻力系数和当量长度表 附录3：旋风分离器参数表 附录4：布袋除尘器参数表 附录5：风机性能表（图） 附录6：垂直输料管计算用表