气力输送的压降影响分析

     气力系统的管道压力损失的计算方法有很多，有的模型将其作为变温变速流动的气体，计算需要大量的参数，十分繁琐，计算难度很大；有的模型将其过于简化，虽然计算十分简单，但计算结果与实际偏差极大,没有任何使用价值。本文的计算模型为：被输送气体在管道中流动，其压力和速度都在不断变化，被输送气体温度变化范围较小，忽略不计，作为恒温处理。由于在较低压力下的压送式输送或真空下的吸引式输送情况下的气体状态接近理想状态，所以本文将其作为理想状态研究，其气态方程为：

ρ=PM/RT （1）

     其中，ρ 为混合气体的密度，P 为系统的静压力，M 为气体的分子量，R 为气体常数，T 为绝对温度。为了便于研究，本文假定管道内的气力输送是在恒温下进行的，那么管道不同位置的气体密度仅仅与静压力有关，即可得到公式：

ρ1/ρ2=P1/P2 （2）

又因为流体时刻在流动，所以可得连续性方程：

υ1A1ρ1=υ2A2ρ2 （3）

其中，A1、A2 是管道的横截面积，υ1、υ2 是流体的流速。一般在气力输送过程中，管径是不变的，所以流体的连续性方程可以简化为：

υ1ρ1=υ2ρ2 （4）

    经过事实验证，在管道运输时，气流的始端速度和终端速度相差很大，压力损失较多，但对于同一段管道内的性质相同的流体，其气流的速度变化很小，本文默认其基本是恒定的，下面对具体的压力损失计算公式进行推导。 （一）气力输送系统中水平管道的压力损失计算及分析在水平管道中，被输送气体引起的压力损失主要由被输送气体在运输过程中沿管壁的摩擦、气体分子间的相互摩擦、碰撞以及被输送气体处于悬浮状态时所消耗的压力损失，其压力损失的类型分三种。第一种是未加入被运输气体前，其气体为稀薄空气或以前残余的被运输气体，接近于真空状态，其压力损失的计算公式是：

    △P1=λaL1/Dρυ12/2 （5）

其中，υ1 是进入该段的气体速度，L1 是该段长度，ρ 是空气的密度，λa 是摩擦因数，可根据具体生产实践查表获得。第二种是通入被运输气体时的压力损失，即为：

    △P2=Cmρυ22/2 （6）

其中，C 是通入被运输气体加速的生产经验参数（其取值参数由实际生产经验可知范围在 1~10 之间，匀速通入被运输气体取最小值，不连续通入被运输气体一般取最大值），m是混合比（吸引式：低真空状态取1~8，高真空状态取 8~20；压送式：低压状态取 1~10，高压状态取值 10~20），υ2 是进入本段的速度。

第三种是通入被运输气体后进入稳定状态下的压力损失，其计算公式为：

   △P3=α1△Pα （7）

   △Pα=λa L3/Dρυ32/2 （8）

式中，α1 是压力损失比（α=姨30/υ3 +0.2m）。 

（二）气力输送系统中垂直管道的压力损失计算及分析垂直管道中的压力损失，包括被输送气体的沿程阻力损失和被运输气体的提升损失，其中包括重力损失，其按照下列公式计算：

   △P4=α2△Pα （9）

   △Pα2=λa2 L3/Dρυ32/2 （10）

其中，α2 是垂直状态下压力损失因数（α2=（250/ υ3）1.5+0.15m），△P4 是垂直状态下的压力损失，△Pα2 是气体在垂直状态下的摩擦压力损失。