氣力輸送中臥式三通供料器性能研究

吳建章，黃乾坤，鄒振杰

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001； 2.鄭州海嘉食品有限公司，河南 鄭州 450004)

氣力輸送中臥式三通供料器性能研究

吳建章1，黃乾坤1，鄒振杰2

(1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001； 2.鄭州海嘉食品有限公司，河南 鄭州 450004)

利用實(shí)驗(yàn)裝置研究了臥式三通供料器空載、重載運(yùn)行時(shí)，有隔板、無(wú)隔板情況下的阻力、阻力系數(shù)以及輸送產(chǎn)量的變化規(guī)律?？蛰d運(yùn)行時(shí)，無(wú)隔板的臥式三通供料器阻力低于有隔板的臥式三通供料器阻力，且其阻力系數(shù)趨于一常數(shù)0.96。無(wú)論有無(wú)隔板，臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量均隨著輸送風(fēng)速的增大而增大；在同一輸送風(fēng)速下，無(wú)隔板的臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量高于有隔板供料器的輸送產(chǎn)量。

氣力輸送；臥式三通供料器；阻力；產(chǎn)量

氣力輸送因具有安全、衛(wèi)生、無(wú)污染、無(wú)殘留以及輸送工藝和裝置簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代加工廠粉粒狀物料廣泛采用的一種輸送方式。供料器是氣力輸送系統(tǒng)的重要部件之一，其作用不僅是將物料定量送入輸送管道中，更重要的作用是使物料與氣流充分混合，從而被氣流加速和安全輸送，而且供料的同時(shí)不掉料、不堵塞管道。因此，供料器常被稱作氣力輸送的“咽喉”部件，其結(jié)構(gòu)及性能的好壞對(duì)氣力輸送裝置的輸送產(chǎn)量、運(yùn)行的穩(wěn)定性、功耗等都有很大影響。

臥式三通供料器屬于三通型供料器，是氣力輸送系統(tǒng)重要的供料器種類之一，因其高度低、體積小和節(jié)省空間而被廣泛使用。因此對(duì)氣力吸運(yùn)輸送裝置中的臥式三通供料器的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究具有重要意義。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

塑料粒：粒徑3～5 mm，體積質(zhì)量552 g/L，千粒重25.50 g，懸浮速度7.10～9.65 m/s。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置與儀器

臥式三通供料器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。在連接輸料管的臥式三通供料器的水平管道段內(nèi)安裝了一塊隔板，隔板將三通供料器的水平輸送管道分為上下兩個(gè)空間，當(dāng)從供料口進(jìn)入的物料量突然變多時(shí)，可防止在此處發(fā)生物料堵塞，因?yàn)楦舭逡韵碌目臻g始終是暢通的[1-2]。不需要時(shí)，隔板可從臥式三通供料器的進(jìn)風(fēng)口一側(cè)拉出。

圖1 臥式三通供料器的結(jié)構(gòu)示意圖

臥式三通供料器的性能實(shí)驗(yàn)裝置工藝見圖2。

實(shí)驗(yàn)使用的儀器有ACS型電子計(jì)量秤(感量0.001 kg)、畢托管、U型管、秒表等。

圖2 臥式三通供料器的性能實(shí)驗(yàn)裝置工藝圖

1.3實(shí)驗(yàn)方法

如圖2所示，臥式三通供料器的性能實(shí)驗(yàn)裝置是由兩根輸料管(輸料管A和輸料管B)組成的氣力吸運(yùn)輸送裝置。實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行時(shí)，料倉(cāng)A內(nèi)的物料通過臥式三通供料器供入輸料管A并被輸送到料倉(cāng)B內(nèi)。通過調(diào)整供料調(diào)節(jié)閥A，可改變臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量。料倉(cāng)B內(nèi)的物料可通過輸料管B的輸送返回到料倉(cāng)A內(nèi)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)過調(diào)試和調(diào)節(jié)，運(yùn)行穩(wěn)定后，開始實(shí)驗(yàn)。分別測(cè)定空載運(yùn)行和重載運(yùn)行時(shí)，有隔板和無(wú)隔板兩種情況下臥式三通供料器的全壓和輸料管的輸送風(fēng)速，計(jì)算得出臥式三通供料器的阻力和阻力系數(shù)。

(1)

(2)

式中，ΔH為臥式三通供料器阻力，Pa；HC為測(cè)出的臥式三通供料器全壓，Pa；ζ為臥式三通供料器阻力系數(shù)；ρ為空氣密度，kg/m3；v為輸料管輸送風(fēng)速，m/s。

重載運(yùn)行時(shí)，收集并計(jì)量接料時(shí)間t內(nèi)卸料器B下料桶B內(nèi)的物料質(zhì)量，即可計(jì)算出臥式三通供料器的平均輸送產(chǎn)量。

曼杜里亞，是意大利南部塔蘭托省的一個(gè)市鎮(zhèn)，就在“靴子跟”上。都說意大利人生性自由灑脫，在曼杜里亞，時(shí)間彷佛也停滯了下來。這個(gè)197平方公里、人口卻只有3萬(wàn)出頭的小城， 14世紀(jì)就開始形成的狹窄小巷如蜘蛛網(wǎng)一般把開闊的廣場(chǎng)、羅馬式風(fēng)格的“馬德雷”教堂、中世紀(jì)時(shí)期的猶太區(qū)、米色石墻的古老民居、古城墻的遺跡等等串聯(lián)起來。悠閑散漫是這里的主調(diào)，到下午5點(diǎn)之后，街上才多點(diǎn)人氣，商店才慢悠悠地開門。習(xí)慣了國(guó)內(nèi)大都市的行色匆匆的人潮，突然闖入這一片安逸，不由得生出一種漸入桃花源的驚喜。

(3)

式中，Ms為臥式三通供料器的平均輸送產(chǎn)量，t/h；t為接料時(shí)間，s；ΔM為接料時(shí)間t內(nèi)料桶B內(nèi)收集的物料質(zhì)量，kg。

1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在圖2所示實(shí)驗(yàn)裝置上，通過調(diào)節(jié)氣力輸送裝置中風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口連接管道上閥門的開啟程度，改變臥式三通供料器輸料管的輸送風(fēng)速，調(diào)整料倉(cāng)A下的調(diào)節(jié)閥A調(diào)節(jié)臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量，測(cè)試不同輸送風(fēng)速下有隔板、無(wú)隔板時(shí)的臥式三通供料器阻力、輸送產(chǎn)量等。

2 結(jié)果分析與討論

2.1空載運(yùn)行時(shí)臥式三通供料器的阻力特性

空載運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置中風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管道上的閥門，得到不同輸送風(fēng)速下有隔板、無(wú)隔板時(shí)臥式三通供料器的阻力特性，見圖3、圖4。

由圖3可知，逐漸增大輸送風(fēng)速，有隔板、無(wú)隔板的臥式三通供料器的阻力均隨之增大；在相同風(fēng)速下，有隔板的臥式三通供料器的阻力高于無(wú)隔板的阻力。很顯然，臥式三通供料器管道內(nèi)增加隔板后，由于隔板附面層的存在，導(dǎo)致阻力高于無(wú)隔板的臥式三通供料器。

由圖4可知，逐漸增大輸送風(fēng)速，無(wú)隔板的臥式三通供料器的阻力系數(shù)基本不變化，趨于常數(shù)。在正常的輸送風(fēng)速20～30 m/s，無(wú)隔板的臥式三通供料器阻力系數(shù)y=0.000 2x+0.960 8趨于常數(shù)，即阻力系數(shù)ζ=0.96(與文獻(xiàn)[1]記載的各式三通供料器阻力系數(shù)ζ=0.5～1.0基本一致)。而對(duì)于有隔板的臥式三通供料器，逐漸增大輸送風(fēng)速，其阻力系數(shù)均隨之增大，阻力系數(shù)不為常數(shù)，即y=0.042x+0.578 3。

圖3 空車運(yùn)行隔板對(duì)三通供料器阻力的影響

圖4 空車運(yùn)行隔板對(duì)三通供料器阻力系數(shù)的影響

2.2重載運(yùn)行時(shí)臥式三通供料器的阻力特性

重載運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)臥式三通供料器供料管上的調(diào)節(jié)閥A及實(shí)驗(yàn)裝置中風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管道上的閥門，得到不同輸送風(fēng)速、不同調(diào)節(jié)閥A開啟程度下有隔板、無(wú)隔板時(shí)三通供料器的阻力特性，見圖5、圖6。

圖5 重載運(yùn)行時(shí)無(wú)隔板三通供料器的阻力特性

圖6 重載運(yùn)行時(shí)有隔板三通供料器的阻力特性

2.3隔板對(duì)臥式三通供料器輸送產(chǎn)量的影響

重載運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)臥式三通供料器供料管上的調(diào)節(jié)閥A及實(shí)驗(yàn)裝置中風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管道上的閥門，得到不同輸送風(fēng)速下有隔板、無(wú)隔板時(shí)臥式三通供料器的產(chǎn)量，見圖7、圖8。

由圖7、圖8可知，在有隔板、無(wú)隔板兩種情況下，三通供料器的輸送產(chǎn)量均隨著輸送風(fēng)速的增大而增大；在同一輸送風(fēng)速下，無(wú)隔板的三通供料器的輸送產(chǎn)量高于有隔板的三通供料器的輸送產(chǎn)量。由此表明，臥式三通供料器內(nèi)加裝了隔板后，由于隔板消耗了更多的氣流能量，因而造成物料輸送量減少。實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于供料均勻穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，但在輸送風(fēng)速較小(輸送風(fēng)速小于16.37 m/s)時(shí)均有存料現(xiàn)象。

圖7 無(wú)隔板三通供料器輸送風(fēng)速變化時(shí)的輸送產(chǎn)量

圖8 有隔板三通供料器輸送風(fēng)速變化時(shí)的輸送產(chǎn)量

3 結(jié)論

(1)空載運(yùn)行時(shí)，在相同輸送風(fēng)速下有隔板的臥式三通供料器阻力高于無(wú)隔板的阻力。無(wú)隔板的臥式三通供料器的阻力系數(shù)基本不變化、趨于常數(shù)，即阻力系數(shù)ζ=0.96；而有隔板的臥式三通供料器阻力系數(shù)則隨輸送風(fēng)速的增大而增大，阻力系數(shù)不為常數(shù)。

(2)重載運(yùn)行時(shí)，有隔板、無(wú)隔板兩種情況下，臥式三通供料器的阻力在輸送風(fēng)速不變時(shí)，均隨輸送產(chǎn)量的增加，呈增大趨勢(shì)。在輸送產(chǎn)量不變的情況下，其阻力均隨輸送風(fēng)速的增加而增加。相同工況下，有隔板的臥式三通供料器的阻力均高于無(wú)隔板的供料器阻力。

(3)無(wú)論有隔板或無(wú)隔板，臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量均隨著輸送風(fēng)速的增大而增大，但是在同一輸送風(fēng)速下，無(wú)隔板的臥式三通供料器的輸送產(chǎn)量高于有隔板的供料器的輸送產(chǎn)量。

[1] 無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院,武漢糧食工業(yè)學(xué)院，南京糧食經(jīng)濟(jì)學(xué)院等.通風(fēng)除塵與氣力輸送[M].北京:中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社,1984.

[2] 糧食加工廠通風(fēng)和氣力輸送編寫組.糧食加工廠通風(fēng)和氣力輸送[M].北京:中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社,1979.

(責(zé)任編輯：俞蘭苓)

Researchontheperformanceofhorizontaltypeteefeederinpneumaticconveying

WU Jian-zhang1，HUANG Qian-kun1，ZOU Zhen-jie2

(1.College of Food Science and Technology，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China；2.Zhengzhou Haijia Food Co. Ltd.，Zhengzhou 450001，China；)

We studied the variation of resistance, resistance coefficient and conveying output in different condition, no-load and load, with separator and without separator of horizontal type tee feeder. Under no-load condition, the resistance of horizontal type tee feeder with separator is higher than that without separator, and its resistance coefficient is tending to 0.96. The conveying output of horizontal type tee feeder is increased with wind speed whether it has separator or not. Under same wind speed condition, the conveying output of horizontal type tee feeder without separator is higher than that with separator.

pneumatic conveying;horizontal type tee feeder;resistance;yield

2017-02-14；

2017-07-22

吳建章(1966-)，男，副教授，研究方向?yàn)榧Z食工程、通風(fēng)除塵與氣力輸送。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.08.001

TS210.4

：A

：1003-6202(2017)08-0001-04