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粉粒物料运输车的结构与分类

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粉粒物料运输车的结构与分类
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编辑时间 : 2019-11-03

  

 (一)粉粒物料运输车定义,组成和分类


  粉粒物料运输车是指运输散装粉料,如水泥,煤粉、粉煤灰、滑石粉、面粉等粉料的专用罐式汽车。粉料散装运输可以提高运输效率,节约运输费用,降低产品成本,同时能实现装、运、卸、贮机械化。近年来使用的粉粒物料运输车都是采用气力卸料的气卸散装粉粒物料运输车,它由六大部分组成,即汽车底盘、罐体总成,空压机及空气管道、卸料管道系统、取力传动装置、监测仪表及安全装置等,气力卸料是将具有一定压力的压缩空气通过罐体底部的流态化装置通入罐内粉料中,使粉料和空气混合,呈现流动状态,然后打开卸料阀,粉料与空气混合物在罐内外压差作用下排出,经管道流入地面容器内。


  粉粒物料运输车按其罐体型式不同可分为下列四种:


  1、立式粉粒物料运输车

  立式粉粒物料运输车的罐体中心线呈铅垂方向,如图3-53所示。车辆可载一个或多个立式罐。立式粉粒物料运输车适用范围广,能用于粉料,颗料料等多种粉粒体物料的散装运输。但整车质心较高,采用多个罐体时结构复杂,制造成本也较高。

  2、卧式粉粒物料运输车

  罐体中心线呈水平方向,罐体可以是单个舱,也可分隔两个舱。若罐体内的流态床与水平面成一个倾角,称为内倾卧式粉罐渥车,如图3-54所示。若罐体中心线与水平面成一个不大的倾角,则为外倾卧式粉粒物料运输车。卧式粉粒物料运输车具有结构简单,操作方便,卸料性能稳定和质心低的优点,但适用性受到限制,一般仅用于流态化性能较好的粉料散装运输。

  3、举升式粉粒物料运输车

  举升式粉粒物料运输车在装料和行驶时,罐体中心线处于水平位置,卸料时举长机构将罐体前端升起,成倾斜状态,如图3-55所示。举升式粉粒物料运输车的罐内底部通常仅在出料口处设置流态化床,卸料进罐体呈倾斜状态,粉粒在重力作用下启动下自动下滑,集中到出料口处后合卸出。所以,罐体内部结构简单,容积效率高,适用范围广,常用来装运流态化性能差的粉料。但由于增加了举升机构,使用、维修复杂。

  4、斗式粉粒物料运输车

  斗式粉粒物料运输车的罐体由中心线呈水平位置的直圆筒或长方筒和与中心线垂直的锥筒组合而成,如图3-56所示。斗式粉粒物料运输车通常不设置流态化床,利用粉料的重力自动卸料。所以,具有结构简单,适用范围广。剩余量少,罐内易于清扫等优点。


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  (二)粉料流态化的基本知识


  1、粉料特性

  散装粉料的运输,装卸设备与粉料特性有密切的关系。粉料的主要特性如下:

  (1)颗粒粒度,粉料颗料形状是不规则的,表面还有沟,坑或空穴,其粒径也是不一样的。一般把料径在一定范围内的颗料定为一个粒组,粒组的平均粒径称为粒度。粉料中的粒度分布直接影响粉料的性质。

  (2)密度密度是指单位体积粉料的质量,单位常用kg/L3或t/m3。由于粉料的空隙率(颗粒之间的空气体积与整个体积的比值,水泥为0.66),粒度分布等的不同,因而又可分为:

  ①真密度。指颗粒的质量与不包括颗粒表面空穴和颗粒之前空隙的全部颗料的真实体积之比。

  ②表观密度。指颗粒的质量与不包括颗料之间空隙的全部颗料体积之比。

  ③颗粒密度。指颗粒质量与包括颗粒表面空穴和颗粒之间空隙的全部颗粒体积之比。

  ④堆积密度。也称松散密度,指颗粒充满容器时颗粒质量与容器的容积之比。常用的是颗粒密度和堆积密度。

  (3)安息角在散堆粉料时形成的锥体母线与底面的夹角称为静态安息角;当堆放时还受到振动而形成的安息角称为动态安息角。安息角的测定方法参见图3-57。安息角的大小与粉料的粒度、内摩擦角和粘附性等因素有关。

  (4)摩擦角摩擦角表示物料与固体壁面之间摩擦系数。摩擦角的大小与物料的粒度、粘附性及壁面的材料、形状、表面粗糙度有关。

  (5)粘附性粘附性是指粉料之间,粉料与壁面之间的粘附现象。据分析,作用在颗粒之间的附着力和颗粒与壁面之间的作用力主要是分子间的吸引力,静电力和水分的毛细管力等。粘附性与粉料的特性,水分及壁面材料、表面粗糙度有关。

  (6)含水率物料的水分包括附着在颗料表面的自由水和结合在颗粒内部的化学水。化学水属于颗粒的组成成分。自由水为粉料的含水量,用含水率w表示:

  式中M1----试样烘干前的质量(kg);

  M2----试样在温度105℃烘干2-4h后的质量(kg)。


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  2、物料的悬浮速度和沉降速度

  悬浮速度是指在铅垂管道中使物料颗粒处于悬浮状态时的气流速度。悬浮速度是粉料的主要动力学性能,表示气力输送的难易程度,物料的悬浮速度一般用实验确定。

  沉降速度是指物料颗粒在静止空气中自由下落时,由于重力作用,下降速度逐渐增大,颗粒受到的空气阻力也同时增大。当空气阻力增大到与颗粒的浮重(重力与空气浮力之差)相等时,物料颗粒就以这时的最大速度等速下降,这个恒定的下降速度称为该物料颗粒的沉降速,显然,物料的悬浮速度与沉降速度数值相等,方向相反。


  3、物料的流态化现象

  流态化是一种向粉粒体床层中通入气体后,使床层具有某些类似液体特征的过程。在容器中装入粉粒体物料,在物料下部设置一个透气元件,承托粉料,设气体通过容器横截面的流速为u,气体穿过粉粒体层空隙的实际流速为,显然,﹤u。随着u的变化,粉粒体床层将出现如图3-58所示的各种现象。

  (1)固定床当气流速度较小时,气流从颗粒之间的空隙穿过,颗粒静止不动,床层的空隙率E不变,床层保持原有的高度,如图中的BF”段。气流穿过床层的速度和压力损失段。把粉料的这种状态称为固定床。


  (2)临界流态化床气流速度u增加到某一值后,气流穿越床层的阻力刚好与床层上的粉粒体重力相等,床层开始膨胀,空隙优选法随u增加而增大,如图中段。由于的增大,粉粒体间通道面积也随之增大,故气流穿过床层的实际流速u0并不增加,如图中FT段。因而气流压力损失也不因u的增加需增加,如图中段,此时粉粒体的重力不再由下面的透气元件直接支承,而由气体与粉粒体间的摩擦国和承托。对每个颗粒来说,亦不再靠相邻颗粒的接触来维持其位置,它们在床层中可以自由移动。床层中任一截面上的压降大致等于该截面上粉料体的重力,床层的高度因的增加而增加,但具有明显的上界面。床层开始产生这种变化的气流速度,即图中点对应的气流速度,称为粉粒体的临界流态化速度,以表示。表3-4列出了部分料粒体的临界流态化速度。


  (3)散式流态化床和聚式流态化床,若气流速度比大得不多,粉料粒度又小,则粉粒体床层连续膨胀,颗粒间的平均距离加大,气流在床层内均匀流动,成为散式流态化床,或称均一流态化床;若气流速度比大得较多,过量的气体以气泡形式集聚后流过床层,则成为聚式流态化床或称鼓泡式流态化床,非均一流态化床。两种流态化床的床层高度都有增加,但仍有明显的上界面。


  (4)稀相流态化床,当床层中的气充速度增加到物料悬浮速度时,粉粒体开始飞出上界面,进入上方空间,当气流速度超过后,颗粒将被带出容器,形成稀相流态化床。此时,空隙率急剧增加,颗粒间摩擦损失造成的压力降急剧减小,实际形成粉粒体和气体组成的固气二相-------稀相气力输送状态。床层中如出现这种状态,卸料就不能完全。由此可见,流态化床的气流速度只能在和之间。


  4、流态化床粉料的似液性

  流态化床的粉料具有某些类似液估的性质。如图3-59所示。图3-59(a)表示大而轻的颗粒具有弹跳性,颗粒受压时,极易回到床层;压力解除后,又重新弹跳进入上方空间。图3-59(b)表示床层具有流动性,当容器倾斜时,上界面仍能保持水平。图3-59(c)表示颗粒能从侧壁小孔喷出。图3-59(d)为两流态化床连通后,颗粒能从高床位流向低床位,自动平衡床位高度。图3-59(e)表示床层中任意两点的压差大体等于这两点的静压力。


  粉粒物料运输的气力卸料,正是利用了流态化粉料的这些特性实现气力输送的。





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