1、第二章第二章 按速度压力法计算木材工按速度压力法计算木材工业气力输送系统业气力输送系统 第一节 混合浓度 一、流出重量混合浓度（）单位时间内通过输送管道截面的固体物料重量与空气重量之比。GGGQGQ?3物物气气气物气气m（）sG物 单位时间内通过输送管道截面的物料重量（kg/s）G气 单位时间内通过输送管道截面的空气重量（kg/s）气 空气密度（kg/m3）Q气 单位时间内通过输送管道截面的空气体积流量（m3/s）定义：在气流输送管道中，利用气流输送散碎物料，空气与物料形成混合气流。固体物料量与空气量的比值称为混合浓度（混合比、料气比、输送比）在木材工业中，流出重量混合浓度最大可以达到8，当=
2、24较合理。车间内或厂区内的木材碎料气力运输装置，=12也能获得较好的效果。在实用的木材碎料气力运输装置中，往往=0.30.7，这不够经济，但有时可以满足工艺上的要求。国外用于运输木片的气力运输装置=26。对于车间木屑气力吸集装置，为了吸净机床排出来的碎屑，必须同时吸进大量的空气，所以其工作浓度很低，通常 0.2。二、实际重量混合浓度（0）单位长度的输送管段中，物料的重量与空气重量之比。0 =Gm/GB Gm 单位长度的输送管段中，物料的重量（kg/m）GB 单位长度的输送管段中，空气的重量（kg/m）另外0还可以表示为：0 =Gm/GB=（G物/v物）/（G气/v气）=（G物/G气）（v气/
3、v物）=（v气/v物）v物 管道内物料的运动速度（m/s）v气 管道内空气的运动速度（m/s）将将值代入上式：值代入上式：分析：若v物=v气 ，则 0=，即实际重量混合浓度等于流出重量混合浓度。但是，在气流输送管道中，气流速度总是大于物料运动的速度，且当两相进入稳气流速度总是大于物料运动的速度，且当两相进入稳定输送阶段后，v物/v气比值一般是固定的，气流运动速度总是超前。所以，实际重量混合浓度 0总是大于 流出重量混合浓度 。0GvQv?物物气气气几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况下下v物/v气的平均比值的平均比值 物料类型 v物/v气的平均比值（
4、2）锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）0.90 锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）0.85 刨花类（细小的）刨花类（细小的）0.85 刨花类（大片的）刨花类（大片的）0.80 经过分选的工艺木片（长度小于35mm）0.65 未经分选的木片（长度大于未经分选的木片（长度大于35mm）0.60 为提高气力输送装置的技术经济指标，必须合为提高气力输送装置的技术经济指标，必须合理提高输送的混合浓度。输送量一定时，混合浓度高，则所消耗的气流量少，当管内气流速度一定时，气流输送管直径减小。但是气流输送管的定时，气流输送管直径减小。但是气流输送管的管径不能太小，否则容易引起物料在管内堵塞。车
5、间木屑气力吸集装置：吸气支管的直径一般不小于100mm；木片气力运输装置的输送管道直径不小于150mm，对于输送距离较长时，直径不小于200mm 另外混合浓度的提高还会受到风机风压的限制，因为当管道直径及气流量一定时，混合浓度增加，混合气流的流体阻力增大。工程计算中经常采用 实际重量混合浓度，因为其更能真实反映气力输送管道系统中各管段内混合气流的运动状况（考虑到各管内物料运动速度的变化）三、体积混合浓度()单位时间内，通过输送管道截面的固体物料 密实体积流量与气体流量之比。GQGGQG?物物物物气气气气气物物气 流出重量混合浓度 Q物 单位时间内通过输送管道截面的物料的密实体积流量（m3/s）
6、Q气 单位时间内通过输送管道截面的空气的体积流量（m3/s）物与气 物料及空气的密度（kg/m3）体积混合浓度值很小，在实用上不方便。例如体积混合浓度值很小，在实用上不方便。例如当=0.5，对于一般的木材碎料（物=600kg/m3），若气=1.2kg/m3，则 1.210.56001000?气物 说明当=0.5，输送1m3密实体积的木材碎料，大约需要1000m3的空气 第二节 木材碎料混合气流在水平管段及直立管段内的气流速度 一、木材碎料的特性 锯屑：形状为立方体或直角平行体，锯屑的形状尺寸是与锯切时的进料速度及锯切方式（横锯、纵锯）有关。横锯的锯屑尺寸小于纵锯，纵锯时会出现长丝状的碎料，当管
7、道直径或气流速度不大时，易引起管道堵塞。木片及刨花大多为扁平状，其尺寸与木材加工的进料速度、刨削加工厚度、被加工木材的尺寸、木材材种及木材纤维方向相对于加工进给的方向等因素有关。四面刨、平刨、压刨及铣床加工时的刨花厚度一般为0.21.5mm；制造刨花板用的刨花厚度为0.20.8mm；制浆或碎料板的工艺木片最大厚度可达5.5mm。刨花的长度与切削方向有关，横向切削时刨花长度较大。一般机床加工时产生的刨花长度不超过100mm，但专用机床生产出来的刨花长度可达400500mm，对于这种刨花，气流输送管道的直径要大于250300mm，否则容易堵塞。用于造纸、制造纤维板与刨花板的木片尺寸规格不同，但一般
8、所用的工艺木片尺寸规格为：长度（沿纤维方向的尺寸）为 1540mm，宽度为1050mm，厚度为0.55mm。木材碎料含水率变化范围很大，一般用于气力输送的绝对含水率应小于 80%。木材碎料的密度变化范围也很大，跟树种、含水率及形状等因素有关，一般为 400800kg/m3，通常情况下可取500600 kg/m3。堆积容重随树种、含水率、形状及堆积高度或堆积形式等多种因素有关。对于工艺木片，当绝对含水率为2080%时，堆积容重一般为 170350 kg/m3。如果堆积木片由多种组成，则混合堆积容重混合 可以表示为 100iia y?混合混合 多类材种的木片的混合堆积密度（kg/m3）yi 相应各
9、材种木片的堆积密度 ai 在混合木片堆积中，各材种木片的容积百分率 木片的堆积密实度系数K 堆可以表示为：K堆堆=V1/V=/1 式中：V1木片试料堆积中，木片占有的实际体积（m3）V堆积的总体积（m3）1、木片的密实密度及木片试料堆积的密度（kg/m3）K堆一般为0.360.51。通常，堆积高度不超过0.30.5m的木片堆，K堆=0.360.37；堆积高度超过0.5m的木片堆是存放在容器内的，K堆=0.460.51 木粉是指粒径不超过 0.1mm的木材细微物料。木粉在空气中能长时间悬浮，对人体健康十分有害。各种木材碎料的流动性都较差，表现在木材碎料由漏斗落下的难度是较大的，例如木材碎料由漏斗
10、落下的难度属于810级，谷类则属于12级。二、混合气流在直立管段内的速度二、混合气流在直立管段内的速度（一）悬浮速度和沉降速度 悬浮速度：物料处于直立管段内时，自下向上通一气流，则物料受到气流推力的作用，迫使物料上升。当物料所受重力与气流推力相平衡时，物料就会悬浮在管道中某一高度，既不上升，也不下降，此时的气流速度称为该物料的悬浮速度。当物体从静止状态在空气中自由下落时，由于受到重力的作用，下落速度将愈来愈快，同时，物体受空气的阻力亦逐渐增大。当物体的自重G以及物体在空气中受到的浮力P和阻力R，按下列关系达到平衡时，即：G=P+R 则物体将因惯性作用而以等速v沉向下沉降，这一速度就叫做沉降速度
11、。沉降速度与悬浮速度意义不同，但值相等。沉降速度物料粒子下落时所能达到的最大速度；悬浮速度是上升气流使物料处于悬浮状态所必须的气流速度。在一套具有水平管及上升管的气力输送系统，实际气流速度可取 V=v最小（水平）+vs (m/s)vs 物料的悬浮速度 （二）悬浮速度的确定：悬浮速度与物料重度、形状及表面状况等因素有关。1、实验法：1、三角撑架 2、物料盘 3、4、测管（透明有机玻璃管）5、观察孔 6、扩大管 7、8、风管 9、毕托管 10、橡皮管 11、风管 12、风量调节阀 13、补偿式微压计 14、风机 2、计算法：当直径为d的球形物体从静止状态在空气中自由下落时，由于受到重力的作用，下落
12、速度将愈来愈快，同时，物体受空气的阻力亦逐渐增大。当物体的自重G以及物体在空气中受到的浮力P和阻力R，按下列关系达到平衡时，即：G=P+R 气物?3366dPdG?gvdCgvSCR242222沉气沉气?式中:物、气物体和空气的比重 g重力加速度 S物体在运动方向的投影面积，亦叫迎风面积 C物体以沉降速度运动时的阻力系数?CdCgdvv沉s气气物气气物?62.334 对于球形粒子，可取 C=0.44；对于一般的木材碎料，C=11.1）（气物smhavs?)02.0(14.0?对于木材碎料 木材碎料的密度（kg/m3）h 木材碎料的厚度（mm）a 形状系数 片状及具有直角形或近似直角形截面的取
13、a=0.9；正方形或圆形截面的取 a=1.1 适用范围：厚度h=140mm，宽度b=140mm，长度 l=2.560mm 对于厚度小于0.35mm的刨花，它们的厚度与悬浮速度之间的关系可由下式近似给出：42121hhbvv?h1、h2 刨花的厚度（都小于0.35mm）v1、v2 相应的悬浮速度 b 系数，近似等于1 在直立上升管道内气流速度一般可取(1.3 3)vs 常用的气流速度 物料类型 速度（m/s）干燥的锯木屑 1418 干燥的木粉 1214 干燥的刨花 1820 干燥的木纤维（木丝）1416 潮湿的木纤维（木丝）1820 潮湿的刨花 2224 潮湿的锯屑 25 火柴杆 1820 极轻
14、的粉尘 10 悬浮速度 用于制作竹胶合板的竹材刨花 714 m/s 花生壳（用于制作人造板）3.4 m/s 甘蔗渣（用于制作人造板）2.8 m/s 三、混合气流在水平管段内的速度三、混合气流在水平管段内的速度（一）输送状态：1、悬浮流：气流速度大，物料在管内接近均匀分布，呈悬浮状态输送。2、底密流：越接近管底，物料分布越密，但没有停止，物料粒子一边作不规则的旋转与碰撞，一边被输送前进。3、疏密流：物料粒子作悬浮流动输送的极限状态，成为疏密不均的流动，也有一部分粒子在管底滑动，但没有停滞。4、停滞流：大部分粒子失去悬浮能力，停留在管底，使该处截面变窄，气流速度增大，在下以瞬间又把停滞的粒子吹走。
15、这样粒子边走边停，呈现不稳定的输送状态。5、部分流：当v过小时发生 6、柱塞流：堆积的物料充满了输送管，依靠空气的压力能输送。（二）压损与气流速度的关系：当管内气流速度达到一定值时，压损大致与气流速度的平方成正比。但气流速度过小时，由于物料粒子接近停留在底部，物料粒子与管壁的摩擦反而增大，所以压损也增大。1、高混合浓度 2、低混合浓度 3、纯空气（三）启动速度与临界速度 启动速度：物料在水平管道内开始沿管底滑动时的气流速度。临界速度：使物料在水平管道内达到稳定的浮游流动所要求的最小气流速度，通常也称最适合气流速度 临界速度的确定：当2 时）（气物物气临界smbvvCv?2.1)01.04(?流
16、出重量混合浓度 B 按木材碎料的形状尺寸所取的系数，见下表 C 弯管及其它局部阻力处，物料运动速度降低而取的系数。车间吸尘装置，C=1.11.15；短距离的气力运输装置,C=1.051.1；长距离的气力运输装置，C=1 几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况几种木材碎料在水平管道内处于稳定运动状况下下v物/v气的平均比值的平均比值 物料类型 v物/v气的平均比值（2）锯屑类（细微的，呈木粉状）锯屑类（细微的，呈木粉状）0.90 锯屑类（大粒的）锯屑类（大粒的）0.85 刨花类（细小的）刨花类（细小的）0.85 刨花类（大片的）刨花类（大片的）0.80 经过分选的工艺木片（长度小于35mm）0
17、.65 未经分选的木片（长度大于未经分选的木片（长度大于35mm）0.60 木材碎料在水平管内稳定输送状态下的系数b 物料类型 系数 b 锯屑类（细微的，呈木粉状）7 锯屑类（大粒的）8 刨花类（细小的）9 刨花类（大片的）10 经过分选的工艺木片（长度小于35mm）11 未经分选的木片（长度大于35mm）13）（）（气物临界smmCv?2.14.0146.01?5时 物料类型 C1 m1 锯屑类（细微的，呈木粉状）5.12 1.03 锯屑类（大粒的）5.46 1.12 刨花类（细小的）5.47 1.18 刨花类（大片的）5.46 1.25 一般的工艺木片 6.15 1.30 系数C1和m1
18、1 Pa=1/9.81 kg/m2 用单位面积的压力表示。用液柱高度表示。hAAhAFP?常用水银柱（汞柱）高度表 （一）压力的表示：（压力有三种表示方法）第三节第三节 混合气流管道输送系统的压力损失计算 一、压力变化图 用大气压表示。1个标准大气压（atm）=10336 kg/m2=101.325 KPa。1个工程大气压（at）=10000 kg/m2 =980.7 KPa 标准空气的密度=1.2kg/m3 三种方法换算关系为：1标准大气压=10336 kg/m2=10336毫米水柱=760毫米汞柱 1工程大气压=10000kg/m2=10000毫米水柱 =736 毫米汞柱 相对压力当计算压
19、力以当地大气压（Pa）为基准算起时，称相对压力或表压。真空度当绝对压力低于大气压力时，其低于大气压的数值称为真空度。工程上，压力可按以下三种方法计算：绝对压力当计算压力以完全真空（P=0）为基准算起，称绝对压力，其值为正。1点的压力高于当地大气压 2点的压力低于当地大气压 直管中的压力分布 0 1 1（二）管道中的压力分布（二）管道中的压力分布 全压=动压+静压 吸气段 压气段 0 真空线 大气压线 静压线 全压线 全压线 静压线 动压线 H全 H全 H静 H静 H动 H动 H动 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 1、吸气管中的压力分布：在1-1与0-0断面间以相对压力表示：00
20、0HH?动静?00HH?动静 吸气口静压为负值，其大小与动压相等，并使空气被连续吸入（忽略进口损失）注：相对全压力与相对静压力总是负值（存在真空度），所以在静压及全压值前加“-”。使其为负值（H静与H全以正值表示）。在1-1与2-2断面间以相对压力表示：1 20HHH?动2损静2?1 2HHH?动2损静2?1 2HHHHHH?损动2动2静2静2全2（-）=-（-）吸气段静压完成克服管道阻力并维持管道内一定的风速两项任务。在2-2与3-3断面间以相对压力表示：HHHHH?动2动3损2-3静2静32 32 32 3HHHHHHHHH?损全2全3损全3全2损全3全2或或即：表明：吸气段全压全部用来克
21、服管道阻力，任意两断面间的阻力数值为这两个断面全压绝对值之差。2、压气管中的压力分布：、压气管中的压力分布：在5-5与7-7断面间以相对压力表示：HHHHHH?动5动7损5-7出口静5静7?0HHH?损5-7出口全5压出段全压用来克服管道阻力并维持一定风速 又：HHH?动5动6出口?5 7HH?损静5 出口损失为压出段动压，数值与出口处全压相等；压出段静压全部用来克服管道内阻力损失。3、风机的全压 在4-4与5-5断面间以相对压力表示：HHH?全4全5风机?HHH?全4全5风机或：5 6HHHHHH?损1-4损出口全4全5风机风机的全压为吸气段与压气段全压绝对值之和 4、结论 无论是吸气段还是压气段绝对全压值总是沿着气流方向降低；某断面绝对全压表示该处总能量的大小，相对全压表明与大气压相比是不足还是过剩；吸入段相对全压自入口比大气压越来越不足，这部分能量相当于消耗大气压的能量，不足部分由风机补充；风机除补充吸入段能量不足外，还将这部分空气加压后送入压气段，以克服压气段管道阻力，将空气送回大气并保持原有的大气压力。补充：两根吸气管的并联汇合处，两管的相对静压相等，相对全压一般不相等（因为两管内气流速度存在差异使动压不同），但在汇合截面后方若干距离处，气流速度会趋于相等。压出管段的分叉处，两分叉支管截面上相对全压相等。
