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各种输送方式及计算公式
- 2020-10-12 10:22-

  各种输送方式及计算公式_机械/仪表_工程科技_专业资料。农产品加工机械与设备 – – – – – – 输送机械与设备 清理与分级机械 分离机械 尺寸减小机械 混合与均质机械 食品成型机械 -换热设备 -真空浓缩设备 -干燥设备 -食品包装机械 -冷冻机械与

  农产品加工机械与设备 – – – – – – 输送机械与设备 清理与分级机械 分离机械 尺寸减小机械 混合与均质机械 食品成型机械 -换热设备 -真空浓缩设备 -干燥设备 -食品包装机械 -冷冻机械与设备 第一章 物料输送机械与设备 ? 第一节 固体物料输送设备: – – – – – – 带式输送机, 螺旋输送机, 振动式输送机, 刮板输送机, 斗式提升机, 气力输送装置。 ? 第二节 液体物料输送设备: – 离心泵,齿轮泵,螺杆泵。 一、 带式输送机 ? 输送物料:粉粒体、块状、成形物、麻袋等 ? 功能:水平输送、倾斜输送 ? 形式:固定式、移动式 ? 特点:输送量大,动力消耗少,运转连续,工作平稳, 输送距离大。 ? (一)带式输送机的构造: 组成:输送带、滚筒、料斗、支辊、卸料装置、驱动装置 带式输送机的构造: ? 4、滚筒: 功能:驱动、张紧、改向 ? 5、支承装置: 功能:承托运输带及物料的重量 型式:单辊式、多辊式 一、带式输送机的构造: ? 6、卸料装置: 型式:犁式、抛卸 ? 7、 张紧装置: 功能:调节输送带的松紧程度 型式:螺旋式--利用 螺杆拉(压)力 重锤式--利用悬垂重物的重力 二、螺旋输送机 ? 又称绞龙,有输送、搅拌、混合作用 ? 功能:水平输送、倾斜输送、垂直输送 ? 特点: 结构紧凑,卸料简单,密封性好,动力消耗大, 对物料破碎作用大,对过载敏感,输送距离短。 ? (一)水平螺旋输送机 ? 1、构造 由轴、叶片、机壳、端轴承、中间轴承和端板等组成。 螺旋:左旋、右旋、单头、双头、三头 叶片:实体、带式、浆型 轴承:端轴承、中间轴承 机壳:槽身、端板、盖板、进出料口 螺旋输送机构造 螺旋叶片形状 2、工作原理 ? o点牵连速度 Vo, 相对速度AB,绝对速度Vf 3 、螺旋输送机的生产率和功率消耗: ? ? (1) 生产率: Q? ? [(D ? 2? ) 2 ? d 2 ] 4 60? s n?c (2) 输送功耗:水平输送或倾角在20~45? 之间 Q N1 ? ( L平 ? ? H ) ?? 367 ? (3) 输送倾角在45~90? 之间时: N2=(2~3〕N1 (二)垂直螺旋输送机 工作原理 ? ? ? ? ? ? ? 2、垂直输送物料所受的力 1)重力 m g 铅垂向下 2)离心力 m rω2 径向 3)切向摩擦力 f m rω2 水平 4)斜面摩擦力 F 沿着斜面 5)斜面反力 N 垂直于斜面 mg分解成 F方向m g sinα N方向m g cosα ? f m rω2分解成 R方向f m rω2 cosα N方向f m rω2 sinα 工作原理 ? 斜面摩擦力 F=f(mgcosα+f mrω2 sinα) ? 物料上移的临界条件: R=F+mg sinα 即: f mrω2 cosα=f(mg cosα+ f m rω2 sinα)+mg sinα 代入ω=πn / 30 求解得: 30 gtg(?+? ) no ? ? r tg? (三)弹簧输送机 ? 弹簧输送机具有结构简单、体积小、重量轻、灵 活性大、能耗低等优点。其结构型式有三种:水平 硬管式,垂直硬管式(图l-11)及弯曲软管式。 ? 弹簧输送机输送管内径一般为 40 ~ 100mm ,生产 率一般为l~16t/h水平输送距离可达15~20m。 ? 由于弹簧输送机形式多种多样,对颗粒状及粉状 物料一般都能适用,占地面积小,能密闭,不但能 输送物料,还有定量供料和混合作用、通用性较强。 但是,这种输送机对粘性大或水分高的物料适应性 较差,对大颗粒或表面很光滑的物料也不宜采用。 ? 弹簧输送机水平进料时,可采用料斗料管进料及 插入料堆进料两种。垂直型的提升进料形式,则因 物料性质不同其进料结构也不同,多采用锥形螺旋 喂料叶片。弹簧合理的转速为1000~1200r/min。 三、振动式输送机 ? (-)构造 振动式输送机俗称振槽,主要由槽,摇臂,曲柄 连杆机构及驱动装置组成(或用振动电机或用电磁振动器),其结 构如图l-12所示。 ? 输送机的槽是一个长方形浅盘,槽宽为400~800mm,槽长一般为 8~10m,槽边高度为50~200mm,视生产率大小而定。弹性摇臂倾 斜安装,其与铅垂线的夹角为a,间距约 lm。曲柄半径为15~30mm, 槽的振动频率为 250~400r/min。由于曲柄半径远小于摇臂的长度, 故糟的运动可近似地看作是往复直线运动,其方向与水平成α角(图 1-13),α=16°~ 20°。 ? (二)生产率和功率消耗 ? 1.生产率振动式输送机的生产率可用下式计算: ? Q= 3600bhvρ (t/h) ? 式中b—振槽的宽度(m);h—物料层厚度(m);ρ ―物料密度(t/m3); ? v——物料在槽面上的移动速度(m/s)。 ? v可由下式求出: ? v=0.21rnftgα (m/s) ? 式中r --曲柄半径(m); n——曲柄转速即振动频率(r/min); ? f——物料对槽的摩擦系数; α ――摇臂与垂线.功率消耗 振动式输送机所需的功率为消耗于使输送机产生振动 及物料运动的功率之和,即 Gn3r QL? N? ? 5440 367 (kW) ? 式中G——输送机振动部分的质量(t); n——输送机振动频率(r/min); ? r —曲柄半径(m); Q——物料输送量(t/h); ? ? L-输送机长度(m); μ ——阻力系数。 四、刮板输送机 ? 有普通刮板输送机(简称刮板输送机)和埋刮板输送 机之分。 ? (一)普通刮板输送机: ? 组成:牵引构件、刮板、网上真人百家作假视频,料槽、带轮 ? 功能:可水平、倾斜、水平倾斜组合输送 ? 型式:固定式、移动式 ? 特点:结构简单,装卸料方便,机件易磨损,动力消 耗大,不易输送较湿物料 第三节 刮板输送机 普通刮板输送机: ? (1)结构: 牵引构件、刮板、料槽等。 ? (2)机构参数: 2h cos? 卸料长度 (米〕 l ? vt ? v (倾斜安装) g cos(? ? ? ) ? (3) 生产率和功率消耗: ? 生产率: Q=3600 b h vρηc ( 吨/ 时 ) ? 功耗: N=Q ( L K+H) / 367η (千瓦〕 (二) 埋刮板输送机 埋刮板输送机 ? 刮板及链条埋入物料中(料层厚为刮板高的4~12倍) ? 功能:可水平、倾斜、垂直、组合输送 ? 特点:结构简单,密封性好,装卸方便,工艺布置灵活, 输送量大,适应性强,动力消耗大 ? (1) 工作原理及构造: 由封闭外壳、刮板、链条、驱动链轮、张紧轮及进出料口组成,依 靠物料间的内摩擦力进行输送。 ? 刮板形式:T、U 1、U 2、O 1、 O 2 型. ? (2)生产率和功消耗: 生产率:Q=3600 b H Vρη 功消耗:N=K T V /ηM(千瓦〕 五、斗式提升机 斗式提升机 ? 功能:垂直提升粉粒体、小块状物料 ? 特点:提升高度大,占地面积小,密封好 ? (一)构造 组成:由牵引带、料斗、张紧装置、机壳及装卸装置构成 料斗:有底、无底 牵引带:平皮带、链条 二、卸料方式: ? 重力式、离心式和混合式 ? (三)生产率 和功 率消耗: 生产率:Q=3600 i V斗 φρ / a (吨/时〕 功耗:N=Q H / 367η(千瓦〕 顶罩的轮廓尺寸 ? 料斗将物料向上抛起的最大高度 H: V斗 H ? 2g ? 物料轨迹包络线 r斗 h Y最大= ? 2h 2 ? 包络线与水平轴线 X 最大= r斗 r斗 ? h 2 h 2 ? 出料口下边到轮子水平轴线)r 轮 六、气力输送装置 ? 输送原理:利用气流的能量,使粉体物料沿管道移动。 ? 一、气力输送的特点和分类: ? 1、优点:结构简单,工艺布置灵活,输送距离大,密封性 好,适应性广,自动化程度高,生产 率 高。 ? 2、缺点: 动力消耗大,磨损严重,不宜输送湿物料,系统噪音大。 ? 3、分类: 吸送式:用风机吸入口的负压,将物料吸入管道的输送方式 压送式:用风机输出的高压气流,将喂入的物料吹送的输送 方式 混合式 :吸送和压送组合的输送方式 (一)气力输送分类 气力输送的主要参量 ?(1)沉降速度和悬浮速度: ? 沉降速度Vf: 粒子在静止流体中自由下落,最终达到匀速沉降时粒子的速度称为沉降速度。 即作用于粒子的重力、浮力、阻力之和为零时的速度。 Vf ? 4 gds ? s ? ? a 3C ?a ? 悬浮速度Vα : 粒子在匀速气流中保持静止或悬浮状态时气流的速度称为 该粒子的悬浮速度。V α =V f。 输送物料的悬浮速度 (二) 输送量、气流速度、输送浓度比: ? ? 输送量: 单位时间内输送物料的重量 输送气流速度: 兼顾输送的可靠性及工作的经济性所选的气流速度,如表1-12。 悬浮速度的1.5-3倍。 ? 输送浓度比: 单位时间内输送物料重量Gs与所需空气量Ga的之比。 与物料性质、输送方式、条件、距离和管道直径等因素有关。 (二) 气力输送系统的组成: ?由供料器、输送管道及管件、卸料器、除尘器、风机等组成。 ? 1、供料器:气力输送系统中供给或排放物料的装置,同时要闭风。 1、气力输送供料器 ? (1〕料封压力门:靠堆积一定物料高度完成自动卸料和闭风 1、送供料器 ? (2) 双层排料阀式供料器:简称双层供料管,将料封压力 门重叠的结构,图d ? (3)旋转式供料器:靠叶轮在机壳内旋转排料和闭风,图b ? 旋转式供料器输送量: G=60 n ф vρ(公斤/时〕 ? (4) 螺旋式供料器:结构原理同螺旋输送器 ? 供料量: G=15π(D? -d? )S n ф ρ(公斤/时〕 ? (5) 吸嘴:有单筒吸嘴和双筒吸嘴 ? (6) 三通式接料器:有水平三通式、直立式三通式 ? (7)诱导式接料器:使用于低压系统,料气混合好,阻力小 气力输送系统组成 ? 2、输送管道及管件:用于提升物料和组成网络。 三、 气力输送系统组成 ? 3、卸料器:用于分离空 气和物料 ? (1)重力式卸料器: 有三角箱、容积式等 ? 三角箱卸料器:其特点是结 构简单,分离效果好,体积大, 适合分离不易破碎的物料。 气力输送系统组成 ? 容积式卸料器: ? 通过料器容积的突变, 而使物料受重力作用从 两相流中沉降分离出来。 ? 结构简单,性能稳定, 不适宜粉状物料。 气力输送系统组成 ? (2)惯性卸料器: ? 又叫大弯头卸料器, 借助惯性力使物料分离, 设备高度小,跨度大, 有利于设备之间的连接, 适用于粒状物料。 气力输送系统组成 ? (3)离心式卸料器:又称旋风分离器,利用两相流旋转时离 心力的作用使料气分离。 旋风分离器 ? 4、除尘器: ? (1)离心式除尘器: ? 提高除尘途径: 选择合适进口风速,常用12~ 20 m/s;增加气流旋转圈数(增 加筒体高度);缩小筒体直径 和出风管直径。 袋式除尘器 ? (2)袋式除尘器:有压气式布袋除尘器, 吸气式布袋除尘器 吸气式布袋除尘器 ? 5.风机 作为气力输送系统气源的风机是系统最重要的设备,系统的 工作效率、容量、经济指标等在根大程度上都取决于风机的正确选择与 操作管理。 ? 分类:根据结构分 轴流风机、离心式风机。 ? 根据排气压力分 高压(3~15kPa)、中压(1~3kPa)、 ? 低压(小于 lkPa) ? 主要性能参数:流量、压力、转速、功率、效率。 ? 通风机的性能曲线是在风机试验标准所规定的条件下测得的风机压 力、功率、效率与流量之间的关系曲线)。 ? ? 可知,一般情况下网路的阻力H ? H=RQ2 ? 式中 R一网路的阻力系数; Q一网路的气流流量。 ? 风机的调整就是利用网路和风机的性能曲线来改变风机的流量,以满足 实际工作需要。具体有以下几种方法: ? (l)改变风机的转速 因风量与转速成正比。这种调节方法虽无附加的 压力损失,但需要有一变速装置,另外,电动机功率与转速成三次方的变化 关系,所以增大转速,在经济上不一定可取,只宜在调节范围不大的,情况 下采用。 ? (2)用节流装置(闸门或孔板等)调节风量 在风机出口端节流只改变网路 性能曲线,而入口端节流可同时改变风机及网路的性能曲线。采用节流装置 调节时,风机的全压除用于克服网路阻力外,还有一部分用于克服节流装置 的阻力。由于这种调节方法最简单得到普遍应用。 ? (3)调整网路阻力当调节幅度过大时,需换用合适的风机。否则风机在非工 作区运行,动力消耗过大,很不经济。 ? 通风机所需的轴功率按下式计算: N? pQ 1000 ? (kW) ? 式中 N-通风机轴功率(kW); ? p-通风机全压; ? Q-通风机流量(m3/s); ? Η -通风机全压效率; ? 电动机所需功率 Ne ? Ki N ?i (kW) ? 式中 Ki-电动机功率储备系数,当N<0.5kW时,Ki= ? 1.5,当N>0.5kW时,Ki=1.1; ? ηi-机械传动效率。 (三)气力输送的一般设计计算: ? 设计程序 ? 1. 调查研究:了解物料的性状、输送线路、距离等条件。 ? 2. 确定输送方式和输送能力。 ? 3. 确定系统中主要部件的类型,绘制网路布置示意图。 ? 4. 确定各输送管道的计算输送量和输送浓度比。 ? 5 . 确定各输送管道的气流速度,按照各管道内不同性质 的物料采用适当的气流速度。 ? 6. 计算各管道的输送空气量及系统总空气量。 气力输送的一般设计计算: ? ? ? ? ? 7. 确定各管道内径,垂直高度,水平长度及弯头的 数量,弯角,管路的结构和路线. 确定三通,分叉管,汇集管及排风管,风帽等的 形式,尺寸和数量。 9. 确定系统的压力损失,使各管阻力大致平衡。 10. 根据系统的总风量和总压损确定所需风机的型式 和容量。 11. 确定所需电机的型号和容量。 ? 2.设计计算方法 ? (l)输送量与混合比 如已知1天的平均输送量Gd,则小时输送量为 ? 式中 T-每日工作时数; ? Ka-物料发送不均匀系数,采用供料器时Kd=1.15; ? Kb-考虑远景发展系数,Kb=1.0~1.25。 ? 混合比m系单位时间内输送物料的重量与所需空气重量之比。一般选取 范围见表1-4,1-5。 Gd G ? K a Kb (t/h) T ? 物料颗粒在输料管中的运动速度vs: ? 垂直输料管内 ? V s= v a -v t (m/s) ? 垂直加速段的颗粒速度 vs’可按图 l-34查得。 ? s2). ? 水平加速段的颗粒速度vs可按图l-35查得。 ? 图中m2=2gL/vs2 ,L为水平加速段长度(m)。 水平输料管内一般vs =(0.70~0.85)va 。 图中m1= 2gh/vs2, h为垂直加速段高度(m),g为重力加速度(m/ ? (3)气力输送压力损失计算 由于气力输送过程各种多数间的匹配关系较 为复杂前尚难提出完整而普遍适用的计算方法。这里介绍的计算方法对悬 浮吸送工况较为接近,在农产品加工厂气力输送中可以采用。但对压送情 况,有较大出入,要根据具体装置一些必要的实验,并参照经验值及有关 分析资料确定。 ? 纯气流在管网中产生的压力损失为 ? Δ pa=Δ pa1+Δ pa2 ? 式中Δ pa1――直管的沿程阻力损失; ? Δ pa2――管件的局部压力损失。 ? 第一,直管沿程摩擦压力损失Δ pa1: ? 气流在直管道中的压力损失,在低真空吸送及压送时可近似作为等容过程 计算: 2 L ? a va ?pa1=?a ? (P a) D 2 式中 va--管内气流速度( m/s); L--管道长度( m); D--圆管内径( m); ?a--纯气流摩擦阻力系 数, 可取0.02 ~0.04 ; ? a--纯气体密度( kg/m3)。 ? 第二,管件局部压力损失Δ pa2 ?p2=? a ? a va 2 (Pa) ? 式中ζ a——纯气流通过渐缩或渐扩过渡管、三通管、集风管、同等附属管 件的损失系数。ζ a可从有关手册中查得。 ? ②气力输送系统管网的压力损失Δ Ps。气力输送装置中双相流的压力 损失可分为沿程压力损失Δ Ps1、弯管压力损失Δ Ps2、局部压力损失Δ Ps3、 加速压力损失Δ Ps4、提升损失Δ Ps5和各种分离器、除尘器等压力损失Δ Ps6。 ? 二相流的压力损失为 ? Δ Ps=Δ Ps1+Δ Ps2+Δ Ps3+Δ Ps4+Δ Ps5+Δ Ps6。 ? 第一,直管沿程压力损失:低线 L ? a va ?Ps1=?s ? D 2 ?s=?a (1 ? m K1 ) ? 式中 m――物料混合比; (Pa) ? ? ? λ a――纯气流摩擦阻力系数; λ s――二相流摩擦阻力系数。 ? K1 随输送管直径及颗粒直径的增大而增大,水平输送管较垂直输送管的k1 为大,随输送唯速度的增大而减小。当物料在输送管道中处于均匀悬浮状 态时,K1为常数。K1与混合比m无关。 ? 图 l-36为输送小麦时与弗鲁特数之间的关系。g 为重力加速度(m/s2)。 ? 对于其它物料,如无实验数据,可按下式概算: ? ? ? ? 式中 ρ c――颗粒阻力系数,对形状不规则物料,c=cdφ ; cd――当量圆球粒的阻力系数,0.2~0.4; φ ――颗粒形状系数(表1-7)。 gD ? s K1=81 2 ? vat/m3); c s――物料密度( ? 第二,弯管的压力损失: ?Ps 2=? ? 2 ? a va ? 式中 ζ ω ――二相流弯管阻力系数。 ? ζ ω =ζ a(1+mK2) ? 式中 ζ a ――纯气流弯管阻力系数。 输送粮食(如小麦等)时,由垂 直管向水平管过渡的弯管K2值根据气流速度va及管径D可由图l-37查得; 由水平管向垂直管过渡的弯管K2值可由国l-38查得。 ? 第三,局部压力损失:同纯气流局部压力损失。 ? 第四,加速压力损失:物料颗粒加速到稳定运动状态的压力损失 2 (Pa) ?Ps 4=? s Gs 2 ? a va 2 (Pa) vs2 式中? s=( 1+m 2 )--加速压损系数 va Gs--每秒输送物料量( kg/s) ? vs――物料在稳定运动状态的速度,对于垂直输送料管,vs=va-vt; 对于水平输送管vs=(0.7~0.85)va,vt为物料的悬浮速度。 ? 第五,提升压力损失:在垂直输料管中提升物料时, 克服重力所产生的压力损失 va ?Ps 5=9.8m? a h vs (Pa) ? 式中 h――垂直提升高度(m)。 ? 当垂直管高度h10m时,vs’=va-vt;当h10m时,则 采用 vs’ ,由计算的 m1 值( m1 = 2gh/vs2 )并由图 1 - 34 或图1-35查得vs’/va值代入上式求得Δ Ps5。 ? 第六,工作部件压力损失:各种接料器、卸料器、除 尘器等的压力损失Δ Ps6,可参考有关手册。 第二节 泵 ? 一、离心泵: 第二节 泵 实现连续地液体输送。 ? 离心泵的优点: ? ①传动结构简单,一般采取二极或四极的电动 机直联。 ? ②液体输出量可任意调节。 ? ③操作维修清洗容易。 ? 离心泵的缺点: ? ①泵的安装要求低于液体贮槽出口之处或预先 灌水,因为必须保证泵体内及吸液管内充满液 体才能正常运行。 ? ②操作不妥或设计不善时,易引起泡沫现象。 第二节 泵 ? 二、齿轮泵: 主要用于输送粘稠液体, 有外、内啮合泵,正齿轮泵,斜齿、人字形齿 轮泵。齿轮泵采用耐腐蚀材料如尼龙、不锈钢等制成,其结构简单、 重量轻、能自吸、工作可靠,应用范围较广。但流量及压力有脉动, 且噪声大,所输送的液体必须具有润滑性,以免齿轮磨损。 ? 三、螺杆泵:用于高黏度液体及带有固体的料液 ? 泵流量:Q=n×e×D×T×η÷4165(米? /转〕 ? ? 四 滑片泵: 用于肉糜输送 设计计算方法: ? 1、各管道风量和管径的计算: ? (1) 根据各管道的输送量确定各管道的计算物料输送量GS: GS = a G (公斤/小时〕 ? (2) 根据混合浓度比μs和物料输送量GS计算各管道所需风量Q和管道 的直径D 风量 Q=G S / μs ρ 由 可得管径 Q=900πD? V D=0.0188 (Q / V)1/2 ? 2、系统总风量的计算: Q 总=ε0∑Q1-n ? 3、低压吸送管网的压力损失计算: 压力损失是由输送系统的全部压力损失H1和通过除尘器等辅助系 统消耗的压损H2两部分组成。 (二〕设计计算方法: ? (1)H1的计算 H1=H机+H接+H加+H摩+H弯+H复+H升+H卸 ? A、作业机压损H机 H机=εQ秒2 ? B、接料器压损H接 H接=ζV2Υ/ 2 g ? C、加速物料压损H加 H加=(1+ β μS〕V ?Υ/2g – 实际中常用确定的经验公式 : H加=i GS 输送谷物及其磨碎的粗料时, 输送小麦磨碎的细料时, i-加速每吨物料的压损。 i 粗=33000×V / D?; i细=35700×V / D? (二〕设计计算方法: ? D、摩擦压损H摩 H摩=R L(1+KμS〕 K-阻力系数 ? E、提升压损H升 H升=ρμSh ? F、弯头的压损H弯 ? H弯=ξ’ (1+? S) V Υ / 2g ξ’ -弯头阻系数 δ-速度恢复系数 ξ1-卸料器压力损失系数 ? G、恢复物料速度的压损 H复 H复 = δ H加 ? H、卸料器的压损 H卸 H卸=ξ1 V?Υ / 2g ? ⑵ H2的计算: 由空气通过汇集管,连接风管和除尘器等部分阻力损失组成 H2=H汇+H管+H除 H汇+H管=30~50(毫米汞柱〕 H除 从表1-23中查取 (二〕设计计算方法: ? 全部压力损失 H: H=H1+H2 考虑计算上的偏差及其它因素的影响, H总= 1.1 H (毫米汞柱) ? 4、风机的选择及电机功率的计算 ? (1)风机功率 N N=H总Q总 / 367200η (千瓦) (千瓦) ? (2)电机功率 N电机 N电机=K N / η传