研究气力输送

小马

新技术研究流体力学

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# C1 j) D3 Y/ Y' i+ H计算流体力学
0 F2 d- i( b+ e0 ]* ]1 J+ F5 M在粮食加工厂气力输送系统的应用研究
: E) W0 Z: z( M0 c: @- ^张海红，邱放
（河南工业大学机电工程学院，郑州  450007；
) b% |% V% o4 I" L2 C河南职业技术学院，郑州  450006）
) X- X: M0 V% a$ R摘要：阐述了粮食气力输送系统常见的能耗大、颗粒损伤及“掉料”等问题，应用计算流体力学技术，对输送气流速度、料气浓度比和物料含水率等主要影响因素进行了分析研究。
: o/ g/ q9 c( x7 J* B8 ^1 f关键词：气力输送；能耗；颗粒损伤；掉料
气力输送是粮食加工厂物料输送的一种方式，它不仅能够输送各种粉、粒状物料，而且还能适应各种复杂的输送路径。气力输送系统具有结构简单、性能稳定、工作环境好、易于实现自动化等优点。随着各种新技术、成果不断被采用，气力输送系统的设计日趋合理，设备性能日渐优良，然而，在粮食加工厂的实际应用中发现，气力输送系统仍存在一些明显的缺陷和不足， 主要表现为系统能耗大，操作不当易引起颗粒损伤及“掉料”现象。这些问题限制了气力输送系统的进一步推广应用，也降低了企业的经济效益。针对这些问题进行分析，然后提出了一种有效的理论研究方法。
1 常见问题分析
1.1系统能耗大
     较高的能耗是气力输送系统的一大弊端，限制了气力输送优越性的发挥。影响系统能耗的主要因素依次为：输送气流速度、料气浓度比和物料含水率等。在满足生产要求和不破碎、不掉料的前提下，应尽可能选择较低的气流速度；对于设备动力有余量的厂家，在输送稳定的前提下，可以适当提高浓度比；物料水分应控制适当，过大或过小都将增加能耗。
1 g  r  O. l6 h' ?     在粮食加工厂，用于通风除尘和气力输送的风机所耗用的电能在产品耗电中占了很大比重。例如面粉生产线的清理车间，风机的耗电约占1/2，存在着不小的节电潜力。风机节能的途径主要从以下方面考虑：
$ \7 k; V1 ~( T& R# t1.1.1风机的合理选型   采用配套高效专用风机是节能降耗的主要方法。一套面粉加工成套设备配置一种合适的高效专用风机，既提高了面粉加工成套设备气力输送的可靠性、安全性。又能保证风机长期处于高高效区运行，可以降低动力消耗。
1.1.2风网的科学设计    设计人员在风网的设计计算中都有求稳心理，即对各系数都取值较大。于是，计算出的风网阻力远大于实际阻力，，由此导致风机选型依据欠合理。在实际运行时，风网实际风量将大于所需风量。造成较大的浪费；同时还可能使风机工况点偏离其高效区。因而，在风网设计过程中，应尽量严谨的选择网路技术参数，保证风机的选型合理；同时，还应科学合理的布置网路，注意一风多用。
  d; K' J7 ~" ~1.2颗粒损伤
在气力输送过程中，颗粒状物料的损伤是很多实际生产中要考虑的问题。物料破碎会产生细粉，从而带来进一步处理细粉的问题；另外，还可能改变物料的物化特性，从而影响最终产品的质量。在气力输送过程中，对物料损伤影响较大的因素一颗粒性质、输送速度、浓度比以及管道因素等。
& z1 y5 N' G* O# f4 D: x% y输送气速是影响破碎率的重要因素。随着气速的下降，不仅使粮食破碎率减少而且使系统能耗大大下降。故在满足生产率的要求下，应选用较小的风速。在实际生产中，除调节风机风量外，还可以通过采用变径管或可调式拉法尔管来实现气速调节。在保证输送稳定的前提下，提高浓度比既可降低气力输送的动力消耗又可降低颗粒破碎率。
另一方面，在管网设计上应合理布置管道。尽量使各零件的结结构设计符合流线型以避免局部涡流的产生，还应降低管道材料的摩擦系数等。
( F/ y& Z! p* R: \: M& N1.3  “掉料”现象
气力输送过系统的掉料现象不仅影响生产的连续，由此还导致其它一系列问题的出现，如产品质量降低、动力消耗增加、车间卫生差、掉料处理不及时则造成严重浪费、工人劳动强度增大等。
在设计气力输送风网时出于降低能耗的目的往往选择较小的气速、较高的浓度比，这将容易导致掉料现象的发生。为了解决这个问题，往往是提高风机转速，增大网路风量，这方法虽然可行却不太经济。另一种方法是扩大管径，改变管道特性曲线，从而减小阻力、增大风量、降低浓度比，但这将使风机工作在低效区。
风管的制作和安装质量在很大程度上也影响着管道的特性曲线。若管道内壁粗糙度过大、管道连接处直径有变化或漏风严重等都增大掉料的机率。
2 研究方法的讨论
6 L; _( H$ f% I& y- L& ^9 F 在粮食行业中，由于气力输送系统的复杂性和多变性。致使其理论研究始终落后于实践。相关设计开发好操作运行环节都带有一定的半经验主义。目前，人们的研究重点已转向对流动细节的深入研究，而数值计算技术为解决上述问题提供了新思路和新方法。
! j( u$ H' ]. V" R2．1 CFD技术的特点
! \' F9 w: C, z/ ^9 G, _9 M1 Q+ S, |计算流体力学（Computational  Fluid  Dynamics  CFD）是一个新兴边缘学科，是目前国际上一个重要的研究领域，然而在国内的起步却较晚。CFD技术集计算数学、计算物理、计算机软硬件等技术为一体，是进行“三传”（传热、传质、动量传递）以及燃烧、多相流和化学反应研究的主要手段，已被广泛应用于航空航天、热能动力、土木水利、环境化工轻工食品等诸多领域。
& `0 g+ @; D/ b  y' d: |# `CFD技术的优越性主要表现在以下几个方面：
（1）        后处理功能非常强大，可以更细致地考察流体的流动、物质和能量的传递等过程，从而可以对某个特定的工艺过程或系统中所发生的情况有更详细的了解；
（2）        容易改变试验条件、参数，以获取大量在传统试验中难以得到的信息
( V" o0 v2 C) c# p（3）        不存在采用缩小模型所带来的误差，CFD模型是严格按照基本物理规律建立的，模型的尺寸与实际尺寸一致；
（4）        可以方便获得一些特殊场合的详细数据，例如那些无法实现具体测量的环境；
（5）        整个研究设计过程的周期短、成本低；
% t$ W/ Y* K3 }& ^& c/ F- B（6）        根据模拟信息，可以全方位的控制过程和优化设计。
, E2 G' R1 @1 o( [0 d% A: U2．1 CFD技术在气力输送系统中的应用
- j" d2 P5 G" @; z- d6 m     采用CFD技术对粮食加工厂气力输送系统进行研究，目的是可以从流体力学的角度分析某一工艺过程或系统的压降及其影响因素，从而优化设计降低能耗；可以深入分析气相流场以及颗粒的运动状态。从而得到满足生产稳定运行的最小输送气速和最大浓度比；可以通过调整物料含水率来考察对输送系统的影响；可以灵活方便的改变管道局部结构或工艺流程进而考察其对系统的影响。

andrewal

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move39193

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lgp0204

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netmao

goldsaintlf

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海绵宝宝

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LIU1018

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mashaowuxyz

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李欣欢

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tini-2009

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lilin2112

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