摘　要： 奶粉在連續化自 動化生產中， 成品粉送入粉倉進行暫存， 其輸送過程大多是采用氣力輸送完成的。 氣力輸送分為壓送與吸送2 種，本文以奶粉生產中的應用為例闡述了粉體氣力輸送設計過程及應用過程中可能出現的問題及注意事項。 通過理論計算， 得出粉體氣力輸送時， 風機的壓力不能低于6 730.34 Pa。 另外， 要做好進入風機入口 的空氣的除濕加熱工作。

 

奶粉氣力輸送生產車間

奶粉在連續化生產中，成品送入粉倉進行暫存是為下道工序的順利進行而設置。 從噴霧干燥塔出來的粉送至粉倉一般采用氣力輸送方式來完成。 它分為壓送及吸送2 種。 近年來在輸送粉過程中也出現過不少問題， 這些問題主要有：輸送時的混合比選擇不合適； 輸粉管道直徑不合適； 風機的風壓偏?。?進入風機的空氣沒有做好除濕處理或除濕效果不佳， 從而導致送粉不暢， 管道容易堵塞等問題的發生。

 

奶粉氣力輸送生產線

 

本文以奶粉生產中的應用為例，闡述了風力送粉設計與應用過程中可能出現的問題及注意事項。

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1 粉體氣力輸送的設計過程
1.1粉體氣力輸送的設計參數
物料介質為奶粉， 生產能力857 kg/h， 環境溫度20 ℃；奶粉的平均粒徑35 μ m， 堆積密度（ ρ ） 0.6 t/m 3 ， 溫度50 ℃，比熱容3.51 4 kJ/kg•℃； 當地大氣壓按1 .01 3X1 0 -6 MPa計算， 水平輸送距離為35 m（ 傾斜角60 º ） ； 旋轉出料閥出粉， 旋風分離器卸粉。 本例按吸送進行設計。

 

1.2 系統主要參數的確定及計算
選 定 質 量混合比 ， 即 單位時間 內 輸 送粉 塵 質 量與所需空氣質量的比值， m=G/G 1 ， 本例質量混合比為4，則空氣質量=G 1 =857/4=21 4.2 kg/h， 空氣體積流量：M=21 4.2× 1 .205=258.2 m 3 。粉 塵 與 空 氣 的 混 合 溫 度 （ t 1 ） 按 下 式 計 算 ：t 1 =（ mt 2 c+ t 0 c） /（ mc+c） ， 式中 ： t 0 -最初的混合溫度， 取空氣溫度（ ℃） ； t 1 -混合溫度（ ℃） ； t 2 -奶粉溫度（ ℃） ； c-空氣的 比熱， c=1 .005 kJ/kg• ℃， t 1 =（ 4X50× 1 . 005+20× 1 . 005)/（ 4× 1 . 005+1 . 005）=44（ ℃） 。

 

混 合 溫 度 下 空 氣 的 密 度：ρ空 = 1 . 2 9 3 × 2 7 3 /（ 2 7 3 + t 1 ） × ρ0 /ρ 1 = 1 . 2 93 × 2 7 3 /（ 2 7 3 + 44） ×（ 1 .01 3× 1 0 -6 ） /（ 1 .01 3× 1 0 -6 ） =1 .1 1 4 kg/m 3 。根據d， ρ 空 和t 1 查懸浮速度圖線， 得懸浮速度 [1 ] ： u約為0.01 8 m/s， 乘以修正系數0.6， u為0.01 08 m/s。

 

粉塵在管道中的速度 ： u 1 =a +BL 2 ， 式中： u 1 -管道中氣流速度（ m/s） ； a-速度修正系數， 這里a=1 6； B-系數， 這里B=5× 1 0 -5 ； L-管道水平長度（ m） ， L=35 m。則u 1 =a +BL 2 =1 6 +5× 1 0 -5 × 35 2 =1 2.45 m/s。輸送管道直徑 [1 ] ： D=1 /53.1 ， 式中： D-管道直徑（ m） ； G– 輸送粉塵質量（ kg/h） ， 這里G=857 kg/h。
則D=1 /53.1 =1 /53.1 =0.074m， 因此取外徑為80 mm， 壁厚為3 mm的不銹鋼管。

1.3 系統壓力損失計算
1 .3.1 給料裝置的壓力損失計算
本例給料裝置按旋轉出 料閥 供料計算： Δ P= B 1 m（ ρ u 2 1 /2）
式中： Δ P-給料裝置的壓力 損失（ Pa） ； B 1 -物料在輸管道內速度與輸管道內空氣速度之比值的平方， 即B 1 =（ u c /u 1 ）2 。 uc = u 1 - u=1 2.45-0.01 08=1 2.4392 m/s， 則B 1 =（ 1 2.4392/1 2.45）2 =0.998。則ΔP=B 1 m（ ρ u 2 1 /2） =0.998× 4（ 0.6× 1 2.45 2 /2）=1 85.6 Pa

 

1 .3.2 粉塵啟動的壓力損失
Δ P 1 =（ 1 +B 1 m） × （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： h-提升高度（ m）。
則Δ P 1 =（ 1 +B 1 m） × （ ρ u21 /2） =（ 1 +0.998× 4）× 0.6× 1 2.45 2 /2=232.1 3 Pa

 

1 .3.3 粉塵提升的壓力損失
Δ P 2 =9.8u 1 /u c （ mρ h） =9.8× （ 1 2.45/1 2.4392）× 0.6× 7=41 .2 Pa（ 提升高度h=7 m）

 

1 .3.4 彎管的壓力損失（ 1 ） 傾斜管道壓力損失（ 傾斜管道與水平成60 º ， 傾斜長為8.08 m） 按下式計算：Δ P 3 =ƒ（ L/D） （ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ƒ-系數， ƒ=K 0 （ 0.01 25+0.001 1 /D） ，K 0 =1.25 D（ a/（ a-1） )， a=u 1 /u=12.45/0.0108=1 152.7，K 0 =1 .25× 0.074（ 1 1 52.7/（ 1 1 52.7-1 ） ） =1 .251 ，ƒ=1 .251 （ 0.01 25+0.001 1 /0.074） =0.034。則Δ P 3 =0.034（ 8.08/0.074） （ 0.6× 1 2.452 /2）（ 1 +1 .251 × 4） =1 036.5 Pa（ 2） 彎管的壓力損失按下式計算： ΔP 4 =ξ （ 1 +Km）× （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： ξ -系數， 這里ξ =0.062； K-系數，這里K=1 .6。則 Δ P 4 = ξ （ 1 + Km ） × （ ρ u21 /2 ） = 0 . 0 6 2 X（ 1 +1 .6× 4） X0.6× 1 2.45 2 /2=21 .33 Pa
這 里 按 2 個 彎 頭 計 算 ， 其 總 壓 力 損 失 為2ΔP 4 =2× 21 .33=42.66 Pa

 

1 .3.5 水平輸送管道的壓力損失
水平輸送管道的壓力損失按下式計算： ΔP 5 =ƒ（ L/D）（ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ƒ-系數， 這里ƒ=0.062；K 1 -系數， 這里K 1 =0.269。則Δ P 5 =0.034（ 34.75/0.074） （ 0.6× 1 2.452 /2）（ 1 +1 .251 × 4)=4 457.6 Pa

 

1 .3.6 物料經過旋風分離器時的壓力損失
Δ P 6 =0.1 02ξ1 （ rv2 /2g） [1 ～ 3] ， 式中： r-空氣密度，1 .1 87 kg/m 3 ； v-進入旋風分離器的空氣速度， 這里按20 m/s計算； ξ 1 -阻力系數， 這里ξ 1 =5。則 Δ P 6 = 0 . 1 0 2 ξ1 （ r v2 / 2 g ） = 0 . 1 0 2 × 5 ×（ 1 .1 87× 20 2 /2× 9.81 ） =1 2.34=1 23.4 Pa

 

1 .3.7 總的壓力損失
ΔP 總 =λ (ΔP+ΔP 1 +ΔP 2 +ΔP 3 +ΔP 4 +ΔP 5 +ΔP 6 ） ，式中： λ -安全系數， 這里λ =1 .1 。則ΔP 總 =1 .1 （ 1 85.6+41 .2+232.1 3+1 036.5+42.66+4457.6+1 23.4） =6 730.34 Pa由 計 算 結 果 可 知 選 擇 風 機 時 ， 其 風 壓 不 得 低 于6 730.34 Pa。

 

2氣力輸送的除濕問題
我國南北方的空氣相對濕度相差較大。 同一地區隨著季節的變化其空氣相對濕度值也有很大差異。 在我國東北、華北、 西北等地區， 受空氣相對濕度的影響不大， 或說有利于噴霧干燥生產， 而在我國南方尤其是沿海地區影響卻比較大。 主要原因是空氣中水分含量高， 即空氣相對濕度大， 在這些地區， 在空氣相對濕度最大的季節里生產時 [4～ 6] ， 奶粉水分含量容易超標， 粉體氣力輸送過程中， 進入管道的空氣如果不進行除濕處理在管壁上容易產生凝結水， 導致管道堵塞頻發而影響正常生產。 因此， 進入風機入口 的空氣必須經過除濕加熱處理后才可進入風機。 在選擇除濕機時應把當地一年四季最大相對濕度參數、 風機的風量、 風機所處的工作環境參數除濕后空氣所要達到的理論相對濕度值及除濕后空氣的溫度提供給除濕機的生產廠家， 作為除濕機選擇設計的依據。

 

粉體氣力輸送設備

 

食品級不銹鋼旋轉閥

 

3 結束語
粉體氣力輸送的優點是粉塵不容易受污染且節省人力 物力， 可實現連續化自 動化生產。 不但在奶粉工業生產中有應用， 在其它食品及發酵行業上也都有應用。 文中主要針對近些年來在奶粉工業生產中出現的一些主要問題進行了 理論計算， 這些也是在應用過程中最容易出現的問題。 此外， 粉體氣力輸送的使用維護也很重要， 如要保持管道系統密閉不得漏氣； 要定期清洗粉體氣力輸送的管道； 間歇生產時要檢查管道內是否殘留粉塵， 有滯留的粉塵如果不及時清理徹底再生產時極有可能引起風送受阻。