如何確定氣力輸送系統(tǒng)中的氣固比？

確定氣力輸送系統(tǒng)中的 **氣固比（G/S，物料質(zhì)量流量與空氣質(zhì)量流量的比值）

** 是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心步驟，需綜合考慮物料特性、輸送方式、系統(tǒng)工況及設(shè)備能力。以下是具體方法和步驟：

 ### **一、基于物料特性的基礎(chǔ)原則** 

#### 1. **顆粒物理性質(zhì)** - **粒徑與密度**： - **小粒徑、低密度物料**（如塑料粉末、粉煤灰）：流動(dòng)性好，可采用 **高G/S**（密相輸送，G/S=20~100），減少空氣消耗；

 - **大粒徑、高密度物料**（如金屬顆粒、礦石）：需更多空氣懸浮，采用 **低G/S**（稀相輸送，G/S=5~20），避免沉積堵塞。 - **流動(dòng)性與吸濕性**： - 流動(dòng)性差或易結(jié)塊的物料（如潮濕粉末）

：降低G/S（避免濃度過高導(dǎo)致堵塞）； - 流動(dòng)性**的物料（如干燥PVC顆粒）：可適當(dāng)提高G/S（提升輸送效率）。

 #### 2. **堆積密度（ρ_s）** - 直接影響濃度上限：堆積密度越高（如金屬顆粒ρ_s>2000 kg/m3），相同體積內(nèi)可輸送的物料質(zhì)量越大，G/S理論上可更高，但需匹配足夠的氣速以克服重力。

 ### **二、按輸送類型選擇典型范圍**

 #### 1. **稀相輸送（物料懸浮態(tài)）** - **適用場(chǎng)景**：短距離（<100m）、中小輸送量、顆粒/粉末流動(dòng)性好。 - **G/S范圍**：5~30（通常負(fù)壓系統(tǒng)G/S=5~15，正壓系統(tǒng)G/S=10~30）。 

 - **特點(diǎn)**：氣速高（15~30m/s），系統(tǒng)壓力低（正壓<0.3MPa，負(fù)壓>-0.06MPa），對(duì)管道磨損較大。 

 #### 2. **密相輸送（栓流或集團(tuán)流動(dòng)）** - **適用場(chǎng)景**：長(zhǎng)距離（>100m）、大輸送量、需保護(hù)物料（如避免破碎）。 - **G/S范圍**：20~100（氣鎖閥式G/S=20~50，倉式泵G/S=50~100）。 - **特點(diǎn)**：氣速低（5~15m/s），系統(tǒng)壓力高（正壓0.3~1.0MPa），需防堵塞設(shè)計(jì)。

 ### **三、參考行業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與公式** 

#### 1. **行業(yè)常用氣固比表** | **物料類型** | 稀相輸送（G/S） | 密相輸送（G/S） | 典型應(yīng)用場(chǎng)景 | |----------------------|-----------------|-----------------|----------------------| | 塑料顆粒（PE/PP） | 5~20 | 20~50 | 注塑廠原料輸送 | | 塑料粉末（PVC/ABS） | 3~15 | 15~80 | 管材生產(chǎn)線配料 | | 谷物/食品顆粒 | 8~25 | 25~60 | 糧油加工 | | 礦物粉末（碳酸鈣） | 2~10 | 10~100 | 建材行業(yè)粉料輸送 | | 煤粉 | 10~30 | 30~80 | 電廠燃料輸送 | 

#### 2. **經(jīng)驗(yàn)公式關(guān)聯(lián)** - **固氣比（R=G/S）與體積濃度（C_v）關(guān)系**： \[ R = \frac{C_v \cdot \rho_s}{\rho_a} \] 其中：\( \rho_a \) 為空氣密度（kg/m3），\( \rho_s \) 為物料堆積密度（kg/m3），\( C_v \) 為體積濃度（稀相0.1~0.3，密相0.4~0.8）。 - **通過*小懸浮速度（v_min）估算**： 氣速需≥\( v_min \)，此時(shí)*低G/S對(duì)應(yīng)剛好懸浮物料，實(shí)際設(shè)計(jì)中需在此基礎(chǔ)上增加20%~30%裕量。

 ### **四、結(jié)合系統(tǒng)工況的設(shè)計(jì)優(yōu)化** #### 1. **輸送距離與壓力限制** - **短距離**：可采用較低G/S（減少風(fēng)機(jī)功率）； - **長(zhǎng)距離/高揚(yáng)程**：需提高G/S（減少空氣體積流量，降低管道尺寸和壓降），但需確保壓力設(shè)備（如壓縮機(jī)）能提供足夠壓力（例如G/S=50時(shí)，正壓系統(tǒng)可能需0.6MPa以上）。

 #### 2. **能耗與效率平衡** - **低G/S**：空氣消耗大，風(fēng)機(jī)能耗高，但系統(tǒng)穩(wěn)定性好（不易堵管）； - **高G/S**：空氣消耗小，節(jié)能，但需更高輸送壓力，且對(duì)物料均勻性要求高（避免局部濃度過高）。 

 #### 3. **設(shè)備兼容性** - **風(fēng)機(jī)/壓縮機(jī)選型**：額定流量和壓力需滿足G/S對(duì)應(yīng)的空氣需求（如G/S=30時(shí)，1000 kg/h物料需空氣流量 \( Q_m = \frac{1000}{30 \times 1.2} \approx 27.8 m3/h \)）；

 - **管道直徑**：高G/S對(duì)應(yīng)低氣速，可選用小管徑（如DN50~100），反之需增大管徑（如DN150~300）。

 ### **五、試驗(yàn)調(diào)試與動(dòng)態(tài)優(yōu)化**

 #### 1. **現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試步驟** 1. **初始設(shè)定**：按物料類型選取G/S中間值（如塑料顆粒稀相取G/S=15）； 2. **逐步調(diào)整**： - 增加物料供給，觀察壓力變化：若管道壓降驟升，說明G/S過高（需降低）；

 - 降低氣速（即減少空氣流量），若物料沉積堵塞，說明G/S超過臨界值（需降低或提高氣速）； 3. **記錄*佳狀態(tài)**：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的壓力、氣速、物料流量，計(jì)算實(shí)際G/S。

 #### 2. **傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)** - **質(zhì)量流量計(jì)**：直接測(cè)量空氣和物料流量，計(jì)算實(shí)時(shí)G/S； - **壓力傳感器**：監(jiān)測(cè)管道壓降，壓降與G/S正相關(guān)（經(jīng)驗(yàn)公式：\( \Delta P \propto G/S \cdot L \)，L為管道長(zhǎng)度），

異常壓降提示G/S不合理。

 ### **六、注意事項(xiàng)** 1. **避免極端值**： - G/S過低：物料懸浮不充分，沉積磨損管道； - G/S過高：形成栓流堵塞，或超過設(shè)備壓力上限（如倉式泵*大填充率限制）。

 2. **物料變化應(yīng)對(duì)**： - 當(dāng)物料批次更換（如粒徑、濕度變化），需重新測(cè)試G/S，必要時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率或補(bǔ)氣閥開度。

 3. ****裕量**： - 設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留10%~20%的G/S調(diào)節(jié)范圍，適應(yīng)工況波動(dòng)（如溫度變化導(dǎo)致空氣密度改變）。 ### **總結(jié)：確定氣固比的流程** 

 1. **分析物料特性**：粒徑、密度、流動(dòng)性、堆積密度；

 2. **選擇輸送類型**：稀相（低G/S）或密相（高G/S）； 

 3. **參考行業(yè)數(shù)據(jù)**：從經(jīng)驗(yàn)表中選取初始G/S范圍；

 4. **結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)**：計(jì)算匹配的空氣流量、壓力、管徑；

 5. **現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試優(yōu)化**：通過試驗(yàn)確定*佳G/S，確保無堵塞、低能耗；

 6. **動(dòng)態(tài)監(jiān)控調(diào)整**：利用傳感器實(shí)時(shí)優(yōu)化，適應(yīng)工況變化。 通過以上方法，

可在保證輸送穩(wěn)定性的前提下，*大化系統(tǒng)效率并降低能耗。