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真空輸送氫氧化鈉
負(fù)壓式真空輸送氫氧化鈉,輸送總距離53米,垂直高度25米,3個彎,要求一小時6000公斤輸送量,請問配多大的管道?風(fēng)壓多少?風(fēng)量多少?
接下來,管道尺寸計算。負(fù)壓輸送通常采用稀相輸送,風(fēng)速需要足夠高以防止物料沉積。對于粉末或顆粒物料,通常推薦風(fēng)速在20-25m/s。之前計算選擇了DN125管道,風(fēng)速25m/s,固氣比約4.53?,F(xiàn)在需要確認(rèn)是否同樣適用。
輸送量6000kg/h,需要計算所需空氣量。固氣比是固體質(zhì)量流量與氣體質(zhì)量流量的比值,稀相輸送一般在1-10之間,通常1-5比較常見。假設(shè)用戶希望保持類似的固氣比,比如4,那么空氣的質(zhì)量流量為6000/4=1500kg/h??諝饷芏燃s1.2kg/m3,體積流量為1500/1.2=1250m3/h,即約20.8m3/min。
然后計算管道直徑。體積流量Q=1250m3/h=0.347m3/s,風(fēng)速v=25m/s,管道截面積A=Q/v=0.347/25≈0.0139m2,直徑D=√(4A/π)=√(0.0139*4/3.14)≈0.133m,即133mm,可以選擇DN125或DN150的管道。DN125的話,實(shí)際風(fēng)速會稍高于25m/s,可能需要重新計算壓損。
壓損計算需要考慮多個因素:加速壓損、水平摩擦、垂直提升、彎頭損失和分離器損失。氫氧化鈉的物性可能影響摩擦系數(shù),比如顆粒密度大可能增加壓損。假設(shè)物料密度為1500kg/m3,顆粒直徑約1mm,松散堆積密度可能較低,但需要具體數(shù)據(jù)??赡苄枰僭O(shè)一些參數(shù),如摩擦系數(shù)λ=0.05,固氣比μ=4,彎頭損失系數(shù)ξ=0.5每個。
加速損失:ΔP1= (ρ_air + μρ_air) * v2 / 2,這里可能需要調(diào)整公式,因?yàn)閷?shí)際加速的是固體和氣體混合物。正確的公式應(yīng)為ΔP1= (1 + μ) * ρ_air * v2 / 2,但需確認(rèn)。假設(shè)使用之前的計算方式,ΔP1=ρ_air*v2/2*(1+μ),其中ρ_air=1.2kg/m3,v=25m/s,μ=4,則ΔP1=1.2*252/2*(1+4)=1.2*625/2*5=1875 Pa。
水平摩擦損失:ΔP2=λ* (L/D) * ρ_air*v2/2*(1+μ)。假設(shè)水平長度30米,DN125內(nèi)徑0.125m,λ=0.05,則L/D=30/0.125=240。ΔP2=0.05*240*1.2*252/2*(1+4)=0.05*240*1.2*625/2*5=計算后可能得到較高的值,需要逐步計算。比如:0.05*240=12,1.2*625=750,750/2=375,12*375=4500,4500*5=22500 Pa,這顯然過高,可能哪里出錯了??赡芄街械摩虘?yīng)該用固氣比,但正確的公式可能需要調(diào)整。正確的水平壓損公式應(yīng)為ΔP=λ*(L/D)*(ρ_air*v2/2)*(1 + K*μ),其中K是顆粒與氣體的摩擦系數(shù),通常取0.5-1。假設(shè)K=0.5,則ΔP2=0.05*(30/0.125)*(1.2*252/2)*(1+0.5*4)=0.05*240*(1.2*625/2)*(1+2)=0.05*240*(375)*3=0.05*240=12;12*375=4500;4500*3=13500 Pa。這可能更合理,但需要確認(rèn)公式的正確性。
垂直提升損失:ΔP3=μ*ρ_air*g*H,其中H=25m,g=9.81m/s2。ΔP3=4*1.2*9.81*25≈4*1.2*245.25≈1177.2 Pa。這可能偏低,正確公式應(yīng)為固體顆粒提升所需的壓力,ΔP=μ*ρ_air*g*H,或者可能需要考慮固體的密度,此處可能簡化處理,但需要確認(rèn)。
彎頭損失:每個彎頭等效長度或使用局部阻力系數(shù)。假設(shè)每個彎頭的阻力系數(shù)ξ=0.5,則每個彎頭的壓損ΔP4=ξ*(ρ_air*v2/2)*(1+μ)。三個彎頭總損失=3*0.5*(1.2*252/2)*(1+4)=3*0.5*375*5=3*937.5=2812.5 Pa。
分離器或其他設(shè)備損失:假設(shè)1000 Pa。
總壓損=1875+13500+1177+2812.5+1000≈20364.5 Pa,約20.36 kPa。但之前用戶的回答中總壓損是20.7 kPa,可能計算方式類似。但需要注意單位換算,可能*終需要轉(zhuǎn)換為kPa或mbar。
風(fēng)量計算,之前用戶得到的是1104.3 m3/h,這里假設(shè)固氣比4,空氣流量需要1500kg/h,體積流量1250 m3/h,約20.8 m3/min。所以風(fēng)量可能需要調(diào)整,如果管道直徑不同,風(fēng)速也會變化。
然后風(fēng)機(jī)功率計算,風(fēng)量Q=1250 m3/h=0.347 m3/s,壓差ΔP=20.36 kPa=20360 Pa,效率η=0.7,軸功率P=Q*ΔP/(η*1000)=0.347*20360/(0.7*1000)=≈9.96 kW,考慮余量選15 kW。
但用戶現(xiàn)在的問題是關(guān)于氫氧化鈉,可能需要考慮物料特性不同,比如吸濕性、腐蝕性,但管道材質(zhì)可能用戶不關(guān)心,主要關(guān)注參數(shù)。需要確認(rèn)是否之前的計算適用于氫氧化鈉,或者是否需要調(diào)整參數(shù)。例如,氫氧化鈉可能更易結(jié)塊,需要更高的風(fēng)速,或者固氣比更低,導(dǎo)致風(fēng)量更大,壓損更高。
根據(jù)負(fù)壓輸送氫氧化鈉的要求,以下是詳細(xì)計算與選型建議
一、管道尺寸計算
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確定輸送風(fēng)速:
負(fù)壓稀相輸送需維持風(fēng)速在 20-25 m/s 以防止物料沉積。取 25 m/s 作為設(shè)計風(fēng)速。 -
計算管道直徑:
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物料質(zhì)量流量:6000 kg/h
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固氣比(μ):選擇 4(稀相輸送合理范圍 1-5)
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空氣質(zhì)量流量:
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空氣體積流量:
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管道截面積:
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管道內(nèi)徑:
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選型:標(biāo)準(zhǔn)管道選擇 DN125(內(nèi)徑 125 mm),實(shí)際風(fēng)速調(diào)整為 28.3 m/s(仍滿足要求)。
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二、系統(tǒng)壓損計算
總壓損包括以下部分(單位:Pa):
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加速損失:
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水平摩擦損失(30米水平段):
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垂直提升損失(25米高度):
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彎頭損失(3個彎頭,ξ=0.5):
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分離器及過濾器損失:假設(shè) 1000 Pa。
總壓損:
三、羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù)風(fēng)量需求:
空氣體積流量:1250 m3/h(20.8 m3/min)
**余量:增加 10%~15%,*終選 23~24 m3/min。
風(fēng)壓需求:
系統(tǒng)總壓損 22.9 kPa,考慮負(fù)壓端入口壓力為大氣壓,風(fēng)機(jī)需提供 -23 kPa 真空度(表壓)。

選型功率:考慮余量,選擇 15 -18.5kW 電機(jī)。
四、結(jié)論
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管道尺寸:DN125(內(nèi)徑 125 mm),風(fēng)速 28.3 m/s。
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風(fēng)量要求:23~24 m3/min(1380~1440 m3/h)。
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風(fēng)壓要求:-23 kPa(表壓,真空度)。
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羅茨風(fēng)機(jī)功率:15-18.5 kW。
注意事項(xiàng)
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物料特性:氫氧化鈉易吸濕結(jié)塊,需確保管道密封性和風(fēng)速足夠防止堵塞。
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彎頭設(shè)計:采用大半徑彎頭(R≥5D)以減少壓損。
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系統(tǒng)驗(yàn)證:實(shí)際調(diào)試時需根據(jù)物料流動性微調(diào)風(fēng)量和壓力。
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材質(zhì)選擇:管道和風(fēng)機(jī)需耐腐蝕(如不銹鋼或涂層處理)。
建議*終選型時咨詢風(fēng)機(jī)廠家,結(jié)合具體工況確認(rèn)參數(shù)。