理论上,当系统以经济输送风速运行时,能耗最低而效率最高,所以又称最佳风速。
经济输送风速
在悬浮气力输送系统中,使得等速段压降最小的风速。
- 英文名称
- economic transport air velocity
- 所属学科
- 工程热物理及动力工程
气力输送是在管道中利用具有一定速度和压力的气流来输送固体物料的一种方法,已广泛应用于食品、冶金、制药、石油化工、采矿等工业部门。气力输送是一个复杂的多相流过程,固粒在输送管内的运动,涉及气流速度的分布和固粒与管壁摩擦等各种条件。输送管道内固粒的运动状态既有滚动又有悬浮,同时还发生固粒和固粒、固粒和壁面的碰撞,这些问题都相当复杂。气力输送按照输送装置型式可分为3类:一类是负压输送系统,一类是正压输送系统,另一类是混合系统。这三种方式都有以下的优点:①输送物料可以散装,操作效率高,包装和装卸费用低。②设备简单,占地面积小,可充分利用空间,设备的投资和维修费用小。据统计,采用气力输送的面粉厂的建筑面积要比采用机械输送的同产量的面粉厂减少30%~50%。③输送范围较大,需要的操作人员少,可实现无人操作和自动化管理,故需要的人工费用小。④输送管能够灵活布置,从而使工厂设备的配置合理化。⑤输送物料不受气候和管道周围环境条件的限制,生产车间的布置也比较容易。⑥能够避免物料受潮、污损或混入其他杂质,可以保证输送物料的质量。⑦在输送过程中可以实现多种工艺操作,如混合、粉碎、分级、干燥、冷却、除尘和其他化学反应。⑧可以进行由数点集中送往一处或由一处分散送往数点的远距离操作。特别是在工厂车间内部应用时,它可以将输送过程和工艺流程相结合,以简化工艺环节和减少设备及其投资,可大幅度提高劳动生产率并降低成本。但是缺点也比较明显:动力消耗大、磨损大、物料破碎量大、噪声大,且生产量和输送距离有一定的限制。
随着环保节能的提倡和推行,气力输送如何利用最小的能耗达到最大的输送量,即寻找经济输送风速已成为研究的热点。气力输送过程中,在输送量一定的情况下,随着气速的减小,输送阻力不断减小,之后又逐渐增大,这就需要找出这个最小的输送阻力。而理论上悬浮气力输送管道等速段的压降由摩擦压损和悬浮提升压损组成,摩擦压损是与风速平方成比例的抛物线,悬浮压损是与风速成反比的双曲线,两种曲线叠加,必然存在一个最小压损,此时最小压损对应的风速就是经济输送风速,即最佳风速。经济速度的研究有实验研究和数值分析两种。由于实验研究需要消耗大量的人力、物力,工作比较烦琐且周期长,使得实验的开展受到一定的限制;随着计算技术的高速发展,采用数值方法模拟气力输送过程已成为可能,目前气固两相流的数值模拟主要包括拉格朗日方法和欧拉方法。拉格朗日方法大多针对较少的大颗粒在短管中的输送过程,与工程实际有一定的差距;欧拉方法把气体、颗粒视为双流体,两相同在欧拉坐标系下处理,即所谓的双流体模型。