氣力輸送系統(tǒng)中彎管耐磨性的研究

方誌

摘 要：在氣力輸送系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，系統(tǒng)彎管磨損問(wèn)題也引起了人們的關(guān)注。基于這種情況，本文對(duì)氣力輸送系統(tǒng)中彎管的磨損機(jī)理進(jìn)行了分析，然后對(duì)系統(tǒng)彎管耐磨性的影響因素和增強(qiáng)方法展開了研究，以期為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：氣力輸送系統(tǒng)；彎管；耐磨性

中圖分類號(hào)：TQ022 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

不同于其他輸送設(shè)備，氣力輸送系統(tǒng)依靠空氣進(jìn)行能量傳遞，從而實(shí)現(xiàn)物料的傳送。而采取該種能量傳遞方式，則使物料擁有了一定的移動(dòng)速度，所以容易在通過(guò)彎管的過(guò)程中與內(nèi)壁發(fā)生碰撞和摩擦，進(jìn)而導(dǎo)致彎管耐磨性受到影響。因此，相關(guān)人員還應(yīng)加強(qiáng)氣力輸送系統(tǒng)的彎管耐磨性研究，以便尋求方法增強(qiáng)彎管耐磨性，繼而使系統(tǒng)的運(yùn)行更加可靠。

1.氣力輸送系統(tǒng)中彎管的磨損機(jī)理

在氣力輸送系統(tǒng)中，被輸送的物料將在氣流推力和自身重力的作用下通過(guò)彎管。但在通過(guò)時(shí)，由于物料運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒃獾礁淖?，所以其將與彎管發(fā)生數(shù)次碰撞，從而導(dǎo)致管壁遭到磨損。從有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在大曲率半徑彎管中，物料將與管壁發(fā)生猛烈撞擊，并產(chǎn)生較多沖擊點(diǎn)，彎頭處則會(huì)出現(xiàn)類似磨出的凹坑。在短曲率半徑彎管中，由于轉(zhuǎn)彎處將堆積大量物料，所以能夠減少物料對(duì)管壁的沖擊，進(jìn)而使管內(nèi)壁得到保護(hù)。另外，由于貼近管內(nèi)壁的物料流動(dòng)速度會(huì)有所減緩，因此管壁的磨損也將得到減弱。由此可見，在氣力輸送系統(tǒng)中，彎管磨損主要是由物料的摩擦磨損和沖擊磨損構(gòu)成。

2.氣力輸送系統(tǒng)中彎管耐磨性研究

2.1 影響彎管耐磨性的因素。為研究彎管耐磨性，還要對(duì)氣力輸送系統(tǒng)中彎管磨損所受的內(nèi)外因素展開分析。其中，外部因素主要包含氣流速度、料氣比和物料物性，內(nèi)部因素則包含彎管結(jié)構(gòu)和內(nèi)壁粗糙度。

2.1.1 外部因素。在其他條件相同的情況下，想要減少?gòu)澒苣p，還要改變物料撞擊角和碰撞避免的速度。而粒子的速度越大，就會(huì)產(chǎn)生更多的摩擦或撞擊能量，從而導(dǎo)致彎管嚴(yán)重磨損。如果氣流速度過(guò)低，物料就會(huì)在彎管中沉積，進(jìn)而導(dǎo)致管道堵塞。在氣力輸送系統(tǒng)中，可認(rèn)為磨損量與輸送氣流速度的3次方成正比，所以氣流越大，物料與管道的接觸頻率也就越高，形成的接觸壓力也越大，從而導(dǎo)致彎管磨損越快。而料氣比為物料質(zhì)量與輸送物料所消耗的空氣質(zhì)量的比值。在料氣比較大的情況下，物料與管壁的碰撞或摩擦次數(shù)就越多，從而導(dǎo)致管壁遭到嚴(yán)重磨損。此外，物料的物性也會(huì)影響彎管的磨損。比如在物料擁有較大顆粒粒徑或硬度較大，彎管磨損就越嚴(yán)重。

2.1.2 內(nèi)部因素。從彎管設(shè)計(jì)角度來(lái)看，彎管結(jié)構(gòu)與內(nèi)壁粗糙度都會(huì)對(duì)彎管的磨損產(chǎn)生影響。首先，在彎管曲率半徑與管道直徑的比值較大的情況下，物料容易在通過(guò)彎管時(shí)在內(nèi)壁上彈跳，從而導(dǎo)致其與彎管劇烈碰撞，并使物料運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變。發(fā)生這種碰撞，將導(dǎo)致物料破碎，并產(chǎn)生能量損失，進(jìn)而導(dǎo)致彎管形成磨損點(diǎn)。如果彎管曲率半徑較小，則能夠減少能量損失，進(jìn)而使彎管的磨損得到減輕。其次，在彎管內(nèi)壁具有較大粗糙度的情況下，彎管內(nèi)部將產(chǎn)生較大的摩擦阻力。所以在物料通過(guò)的過(guò)程中，將消耗較大的能量，進(jìn)而導(dǎo)致彎管磨損嚴(yán)重。再者，在彎管具有較小管徑的條件下，氣流將受到較大的阻力，物料通過(guò)同樣需要耗費(fèi)較大能量，進(jìn)而導(dǎo)致彎管磨損更加嚴(yán)重。此外，在彎管彎曲角較大的情況下，物料通過(guò)彎管需要更長(zhǎng)時(shí)間，消耗的能量也更大，因此將導(dǎo)致彎管磨損嚴(yán)重。

2.2 增強(qiáng)彎管耐磨性的方法。結(jié)合影響彎管耐磨性的因素，可以采取相應(yīng)的措施增強(qiáng)彎管的耐磨性。首先，在彎管選材方面，還應(yīng)選擇耐磨的材料，如金屬陶瓷復(fù)合材料，從而使彎管內(nèi)壁的粗糙度得到降低，進(jìn)而使彎管的磨損得到有效減少。而在磨損顯著的彎頭處，還應(yīng)進(jìn)行容易更換的襯板的附加，或是增加該部位的厚度。如果使用圓管，可以使用厚壁鋼管或鋼板進(jìn)行彎管的焊接。為方便更換，通常會(huì)使用長(zhǎng)方形斷面管段。其次，在彎管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)合理設(shè)計(jì)。如果采用長(zhǎng)半徑彎頭，就要將彎管設(shè)計(jì)成由一個(gè)彎管疊套另一個(gè)彎管的結(jié)構(gòu)，然后利用水泥砂漿進(jìn)行彎管間的孔隙填充，從而使彎管的使用壽命得到延長(zhǎng)。在彎頭形狀設(shè)計(jì)方面，可以采用橢圓形彎頭、球形彎頭或一端不通的T型彎頭。采取這些形狀，能夠使彎管部分的流通斷面得到增大，從而使物料在彎管處停滯，繼而使物料間的相互沖撞得到減少。在橢圓形彎頭中，物料進(jìn)入到放大空間后就會(huì)先擴(kuò)散然后收縮，并形成流動(dòng)死區(qū)，因此不會(huì)直接接觸內(nèi)壁。此外，如果采用短半徑彎頭，同樣也會(huì)形成一個(gè)物料堆積區(qū)，但是卻不會(huì)出現(xiàn)“空腔”，所以能夠在預(yù)防磨損的同時(shí)，減少“返料”情況的發(fā)生。從有關(guān)研究結(jié)果來(lái)看，相較于長(zhǎng)半徑彎頭，短半徑彎頭的耐磨性明顯更好，但稍弱差于T型管彎頭。

結(jié)論

彎管的使用，能夠使氣力輸送系統(tǒng)管道更具靈活性，但是也導(dǎo)致了系統(tǒng)容易出現(xiàn)彎管磨損、物料受損和壓力降增加等情況。加強(qiáng)彎管磨損機(jī)理和影響因素的分析，并采取有效措施增強(qiáng)彎管耐磨性，則能使這些情況得到改善。因此，相信本文對(duì)氣力輸送系統(tǒng)中彎管耐磨性展開的研究，可以為相關(guān)工作的開展帶來(lái)啟示。

參考文獻(xiàn)

[1]王中營(yíng)，武文斌，曹憲周.糧食顆粒對(duì)輸送管道的磨損機(jī)理分析及解決措施[J].糧食與飼料工業(yè)，2013（10）：12-15.