连续密相气力输送系统设计及实验研究

摘要

气力输送是利用有压气体作为载体在密闭管道中输送散状物料的输送技术。系统主要由气源装置、加料装置、输送装置、料气分离装置以及控制装置等组成，因其结构简单、布置灵活且易于实现自动化，广泛应用于橡胶、医药、冶金、港口、化工、电力等行业。本文通过对国内外气力输送技术及最新发展动向进行综合分析研究，设计了一套连续式密相气力输送系统，通过自动控制实现物料的连续供给以及密相输送，提高了系统的输送能力，实现了降低系统能耗以及避免环境污染的目标。
　　论文对现有气力输送系统的优缺点进行了阐述，对课题研究的背景以及研究的最新进展进行了分析，并提出了本课题研究的意义和内容。
　　通过对气力输送技术的理论分析和研究，对气力输送形式按照不同的输送方法进行了分类;对物料颗粒的尺寸与尺寸分布、堆积特性、输送特性以及摩擦特性分别进行了分析，得出了物料颗粒特性对气力输送过程的影响;运用流态化输送原理，对理想流态化输送过程和实际流态化输送过程进行了理论分析;对气力输送系统的相关工艺参数如气流速度、料气比、输送气量、输送管道几何参数以及气固两相管流的压力损失等进行了较为深入的探讨。
　　设计了一套连续式密相气力输送系统，确定了系统的总体工艺流程;对气源装置进行了设计选型，对气量控制装置进行了节能设计;设计了旋转式供料器以及加速室，使其能够连续地向系统供料;对气力输送管道进行了优化，将UHMWPE管材应用到气力输送管道中，对辅管的补气方式进行了节能设计;优化设计的料气分离装置包括褶皱式滤袋除尘器和储料仓。
　　以炭黑为输送物料进行实验，对所设计的气力输送系统的运行状况进行检测，得到了较为理想的实验结果。根据实验结果分析了输送压力、输送速度以及料气比等工艺参数对输送管道压损的影响。
　　利用Fluent数值模拟软件，建立了输送水平管、竖直管以及弯管的气固两相流数学模型，通过模拟得到了物料在输送管道轴向的浓度分布、物料在输送管道径向的浓度及速度分布以及特定点处物料的浓度及速度随时间的变化情况，模拟结果和实验结果基本吻合。
　　最后，对本文的研究工作进行了总结陈述，对连续密相气力输送系统在今后的推广使用提出了展望。

目录

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 气力输送简介

1．2 课题研究的背景

1．3 气力输送研究的最新进展

1．4 课题研究的意义和内容

2 气力输送技术及相关参数研究

2．1 气力输送分类

2．1．1 按照形成气流的方法分类

2．1．2 按照物料在管道中的流动状态分类

2．2 气力输送技术的理论基础

2．2．1 物料特性

2．2．2 流态化原理

2．2．3 工艺参数

2．3 本章小结

3 连续式密相气力输送系统设计

3．1 输送系统的工艺流程

3．1．1 总体方案的确定

3．1．2 系统的工作原理

3．2 机械设计与分析

3．2．1 压缩空气处理装置

3．2．2 连续供料装置

3．2．3 气力输送管道

3．2．4 料气分离装置

3．3 本章小结

4 气力输送系统的实验研究

4．1 实验材料

4．2 实验装置及仪器

4．2．1 主要输送装置

4．2．2 主要实验仪器

4．2．3 控制装置

4．3 实验过程

4．4 实验结果及分析

4．4．1 炭黑堆积密度的测量

4．4．2 炭黑粒径分布的测量

4．4．3 输送压力对炭黑破碎率的影响

4．4．4 输送压力对输送管道压损的影响

4．4．5 输送速度与输送管道压损的关系

4．4．6 料气比与输送管道总压损的关系

4．5 本章小结

5 物料流动状态的数值模拟与分析

5．1 理论基础

5．2 模型的建立

5．3 网格的划分

5．4 边界条件的确定

5．5 求解器的选择

5．6 模拟结果与分析

5．6．1 物料沿管道轴向的浓度分布

5．6．2 物料沿管道径向的体积浓度及速度分布

5．6．3 特定点处物料的体积浓度及速度随时间变化情况

5．7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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