氣力輸送機的壓降影響分析

　　氣力系統的管道壓力損失的計算方法有很多，有的模型將其作為變溫變速流動的氣體，計算需要大量的參數，十分繁瑣，計算難度很大；有的模型將其過于簡化，雖然計算十分簡單，但計算結果與實際偏差極大,沒有任何使用價值。本文的計算模型為：被輸送氣體在管道中流動，其壓力和速度都在不斷變化，被輸送氣體溫度變化范圍較小，忽略不計，作為恒溫處理。由于在較低壓力下的壓送式輸送或真空下的吸引式輸送情況下的氣體狀態接近理想狀態，所以本文將其作為理想狀態研究，其氣態方程為：

　　ρ=PM/RT（1）

　　其中，ρ為混合氣體的密度，P為系統的靜壓力，M為氣體的分子量，R為氣體常數，T為絕對溫度。為了便于研究，本文假定管道內的氣力輸送是在恒溫下進行的，那么管道不同位置的氣體密度僅僅與靜壓力有關，即可得到公式：

　　ρ1/ρ2=P1/P2（2）

　　又因為流體時刻在流動，所以可得連續性方程：

　　υ1A1ρ1=υ2A2ρ2（3）

　　其中，A1、A2是管道的橫截面積，υ1、υ2是流體的流速。一般在氣力輸送過程中，管徑是不變的，所以流體的連續性方程可以簡化為：

　　υ1ρ1=υ2ρ2（4）

　　經過事實驗證，氣力輸送設備在管道運輸時，氣流的始端速度和終端速度相差很大，壓力損失較多，但對于同一段管道內的性質相同的流體，其氣流的速度變化很小，本文默認其基本是恒定的，下面對具體的壓力損失計算公式進行推導。（一）氣力輸送系統中水平管道的壓力損失計算及分析在水平管道中，被輸送氣體引起的壓力損失主要由被輸送氣體在運輸過程中沿管壁的摩擦、氣體分子間的相互摩擦、碰撞以及被輸送氣體處于懸浮狀態時所消耗的壓力損失，其壓力損失的類型分三種。**種是未加入被運輸氣體前，其氣體為稀薄空氣或以前殘余的被運輸氣體，接近于真空狀態，其壓力損失的計算公式是：

　　△P1=λaL1/Dρυ12/2（5）

　　其中，υ1是進入該段的氣體速度，L1是該段長度，ρ是空氣的密度，λa是摩擦因數，可根據具體生產實踐查表獲得。第二種是通入被運輸氣體時的壓力損失，即為：

　　△P2=Cmρυ22/2（6）

　　其中，C是通入被運輸氣體加速的生產經驗參數（其取值參數由實際生產經驗可知范圍在1~10之間，勻速通入被運輸氣體取最小值，不連續通入被運輸氣體一般取最大值），m是混合比（吸引式：低真空狀態取1~8，高真空狀態取8~20；壓送式：低壓狀態取1~10，高壓狀態取值10~20），υ2是進入本段的速度。

　　第三種是通入被運輸氣體后進入穩定狀態下的壓力損失，其計算公式為：

　　△P3=α1△Pα（7）

　　△Pα=λaL3/Dρυ32/2（8）

　　式中，α1是壓力損失比（α=姨30/υ3+0.2m）。

　　（二）氣力輸送系統中垂直管道的壓力損失計算及分析垂直管道中的壓力損失，包括被輸送氣體的沿程阻力損失和被運輸氣體的提升損失，其中包括重力損失，其按照下列公式計算：

　　△P4=α2△Pα（9）

　　△Pα2=λa2L3/Dρυ32/2（10）

　其中，α2是垂直狀態下壓力損失因數（α2=（250/υ3）1.5+0.15m），△P4是垂直狀態下的壓力損失，△Pα2是氣體在垂直狀態下的摩擦壓力損失。