CN210619553U - 一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构，该结构铺设在管道底部的下管壁上，包括大圆弧端、小圆弧端，由大圆弧端向小圆弧端拉伸形成具有凹面的导流面，大圆弧端与管道下管壁固定在一起，并且大圆弧端面垂直于来流方向，凹面侧朝向来流方向，导流面大圆弧端所在圆与管道为同心圆，大圆弧端的圆心角为90°‑180°。该结构用以预防减少导流面前物料沉积和吹散导流面后物料沉积，适用于所有类型的气力输送系统中的输送管。

Description

一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构

技术领域

本实用新型涉及气力输送技术领域，具体涉及一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构。

背景技术

气力输送已然在电力、食品、采矿、冶金、化工及制药等工业领域广泛应用，极大简化了工业生产工程，消除了生产过程的限制条件。然而输送压降的存在将导致气体流动速度不断地下降，致使在管内气体无法携带固体流动，进而固体堆积，改变了运行工况，严重时将导致系统完全瘫痪，危害设备安全。在长距离输送的要求下，为了保证能耗基本不变并更好地实现输送过程，可对管内结构进行适当的改进。

如中国专利(专利号为99231938.2)提出了一种粉状或颗粒状物料流态化气力输送管道，在输送管道内的上管壁安装有弯曲的导流板，且导流板的长度面与壁面固定，利用气流沿导流板形成的角度向下喷吹，喷吹气流受到输送管道底部管壁的反射后转变成沿输送方向向上的气流，使物料颗粒产生扰动。此项设计物料颗粒随气流运动易造成管道底部管壁产生裂痕，损伤较大。并且其利用物料颗粒与管道底部管壁碰撞产生向上的力，根据动量守恒定理，机械能损失较大，设计并不合理。而且其导流板结构需要焊接到管道内壁，工艺复杂，不易实现。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构。该结构用以预防减少导流面前物料沉积和吹散导流面后物料沉积，适用于所有类型的气力输送系统中的输送管。

本实用新型解决所述技术问题所采用的技术方案是：提供一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构，该结构铺设在管道底部的下管壁上，包括大圆弧端、小圆弧端，由大圆弧端向小圆弧端拉伸形成具有凹面的导流面，大圆弧端与管道下管壁固定在一起，并且大圆弧端面垂直于来流方向，凹面侧朝向来流方向，导流面大圆弧端所在圆与管道为同心圆，大圆弧端的圆心角为90°-180°。

所述导流面另一特征参数为倾角，其中下倾角指大圆弧端上任一点对导流面内沿流体流动方向的切线与壁面的夹角，其范围为10°-40°，上倾角指在导流面小圆弧端上任意一点对导流面沿流体流动方向的切线与过该切点且平行于壁面的直线的夹角，其范围为30°-80°。

所述导流面沿来流方向的横向长度(即大圆弧端面到小圆弧端面之间的距离)为管道直径的0.2-0.4倍；任意两个导流面间存在一定间距，其间距为导流面横向长度的8-15倍。

导流面小圆弧端所在圆与管道为同心圆，小圆弧端所对应圆的半径是管道半径的0.4-0.8倍。

与现有技术相比，本实用新型采用在输送管道下管壁添加导流面的方式，顺着流动方向，导流面前的流体流速增强，难以发生沉积；导流面后流体产生沿重力方向的速度，能有效吹散沉积。本实用新型采用的导流面为曲型凹面或圆台沿圆台轴向截取的侧面的局部形状，导流面的长度方向类似于上扬的跑道，不会对两相流体的流动产生稍大的阻碍作用，物料颗粒先随气流先向上扬起，然后再受重力作用下沉，使颗粒在管道内产生扰动，预防沉积，该结构对物料的摩擦阻力较小，可节省能量损失。此外，本实用新型还具有外形美观、结构简单、实施方便、成本低廉等特点，更适于工业应用。

与普通光管管道相比，可以增强管内x方向与y方向的速度变化，强化物料颗粒在管道内的扰动情况，进而达到预防沉积的效果。

附图说明

图1本实用新型降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构的整体结构示意图；

图2本实用新型导流面2降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构三视图，其中，图2a是主视图，图2b是左视图，图2c是俯视图；

图3本实用新型导流面2降低气力输送系统中管道内物料沉积的原理示意图；

图4光管管道和装有本实用新型导流面2的管道内气固两相流体在x方向速度对比图

图5光管管道和装有本实用新型导流面2的管道内气固两相流体在y方向速度对比图

图6光管管道和装有本实用新型导流面2的管道的速度变化图，其中，图6a是沿轴线x方向速度变化图，图6b是沿轴线y方向速度变化图

图7本实用新型导流面2降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构实施例2的结构三视图，其中，图7a是主视图，图7b是左视图，图7c是俯视图；

图8本实用新型导流面2降低气力输送系统中管道内物料沉积的实施例2的原理示意图；

图中，1-进口、2-导流面、3-管壁、4-出口、21-圆心角、22-小圆弧端半径、23-下倾角、24-上倾角、25-导流面横向长度，26-大圆弧端，27-小圆弧端。

具体实施方式：

下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步说明，但并不以此限制对本实用新型权利要求的保护范围。

本实用新型降低气力输送系统中管道内沉积的结构(简称结构，参见图1-3)铺设在管道底部的下管壁上，包括大圆弧端、小圆弧端，由大圆弧端向小圆弧端拉伸形成具有凹面的导流面2，大圆弧端与管道下管壁固定在一起，并且大圆弧端面垂直于来流方向，凹面侧朝向来流方向(即进口1)，且小圆弧端朝向下管壁弯曲；导流面2以一定间距布置在管壁3底部的下管壁内侧上。导流面2沿管道方向的横向长度25为管道直径的0.2-0.4倍；任意两个导流面间存在一定间距，其间距为导流面2横向长度25的8-15倍；导流面2大圆弧端所在圆与管道为同心圆，且大圆弧端所在圆的直径与管道直径相同，文中所述管道直径均为管道的内直径，小圆弧端所对应圆的半径22是管道半径的0.4-0.8倍；大圆弧端对应圆心角21范围为90°-180°。

所述导流面另一特征参数为倾角，其中下倾角指大圆弧端上任一点对导流面内沿流体流动方向的切线与壁面的夹角，其范围为10°-40°，在此范围内下倾角越小，输送效果也会稍好。上倾角指在导流面小圆弧端上任意一点对导流面沿流体流动方向的切线与过该切点且平行于壁面的直线的夹角，其范围为30°-80°。

本实用新型的进一步特征在于所述导流面2大圆弧端和小圆弧端所在圆与管道均为同心圆。

本实用新型的进一步特征在于所述导流面2大圆弧端和小圆弧端对应圆心角21范围均为90°-180°。

本实用新型结构能降低气力输送系统中管道沉积的基本原理(参见图3)是：采用在管道底部设置导流面2，该导流面2为曲型凹面，其大圆弧端和小圆弧端所在圆与管道均为同心圆。在气固两相流体即将流至导流面2时，由于导流面2的作用，使两相流体产生向上的速度，这样导流面2前不易发生沉积；而对于导流面2后方位置，由于存在两侧绕流流体(导流面的尺寸远小于管道内部空间，流体能绕过导流面从两侧流过)和沿重力方向的速度，这样后方沉积便能被吹散，预防堵塞的发生。这样，合理的布局导流面，便能优化整个输送过程。

本实用新型中导流面2为曲型凹面，贴近导流面2处流体流速由两侧向中心有所增加，导流面2对流体存在一种类似于“聚敛”的作用，可提高流体流速。

本实用新型中导流面为单排横向布置，任意两个导流面间存在一定间距，其间距可以根据具体的气固两相流体的流速及固相颗粒大小及含量进行相应调整，固相含量高、颗粒大、流速小，导流面就布置的密一些，反之则疏松一下，根据本领域一般气力输送系统的要求其间距选择为导流面横向长度25的8-15倍，在这种间距分布下，能在物料有所沉降时及时提升物料流速，减少沉积量。

导流面的形状结构采用类圆弧面(内凹)或圆台侧面的形状，其摩擦阻力较小，可节省气力输送过程中的能量损失。导流面结构放置于管道内的下管壁，由于导流面结构的影响物料颗粒先随气流先向上扬起，然后再受重力作用下沉，使物料颗粒在管道内产生扰动，可以在导流面周围可以产生大量绕流流体，两侧和上方绕流流体的综合作用将有效预防堵塞的发生。这样，导流面之前不易发生沉积，而在导流面之后沉积的物料也会在有着沿重力方向的速度的流体作用下得到吹散，并且导流面结构采用模具浇铸的方式与管道连接到一起(即仅导流面大圆弧端与管道相连)，可大批量铸模生产，易于加工制造。

实施例1

本实施例中降低气力输送系统中管道内沉积的结构(参见图1-3)该结构铺设在管道底部的下管壁上，包括大圆弧端、小圆弧端，由大圆弧端向小圆弧端拉伸形成具有凹面的导流面，大圆弧端与管道下管壁固定在一起，并且大圆弧端面垂直于来流方向，凹面侧朝向来流方向，且小圆弧端朝向下管壁弯曲。导流面2位于管壁3的下部内侧，所有导流面在底部单排横向布置。本实施例中管道直径为0.15m，导流面横向长度25为0.04m，导流面间距为0.43m，导流面小圆弧端27对应圆半径22为0.06m，而圆弧圆心角21为120°，下倾角23为15°，上倾角24为65°。

采用本实施例中的结构，在物料(固相)所占总体积分数为0.12进行气力输送实验。定义流体来流方向为x方向，垂直于来流方向的管道径向为y方向，管道的高度方向为z方向。

图4展示的是普通光管管道与安装本实施例结构的新型管道内气固两相流体在x方向速度的等值曲线轮廓图，其清楚地显示了普通光管管道与新型管管道内在x方向速度的变化规律：在一段普通光管内，气固两相流体在x方向的速度变化不大，其值基本稳定，这表明当物料发生沉积时，光管气固两相流体的流动并不能改善管内流通状况。而在一段新型管内，气固两相流体在x方向的速度有所增加，这样可以增强固体在x方向的扰动，在导流面2周围可以产生大量绕流流体，两侧和上方绕流流体的综合作用将有效预防堵塞的发生。

图5展示的是普通光管管道与新型管管道内气固两相流体在y方向速度的等值曲线轮廓图，其清楚地显示了普通光管管道与新型管管道内在y方向速度的变化规律：在一段普通光管内，气固两相流体在y方向的速度变化不大，其值基本稳定，这表明当物料发生沉积时，光管气固两相流体的流动并不能改善管内流通状况。而在一段新型管内，y方向上，在导流面2前y方向速度沿竖直向上有所增大，在导流面2后重力方向速度增大，这样，导流面之前不易发生沉积，而在导流面之后沉积的物料也会在有着沿重力方向的速度的流体作用下得到吹散。

新型管管道采用压缩空气为动力源，两相流速范围可设置为3-7m/s，本实施例计算模拟气固两相流体初速度设置为3.16m/s。两相中固体含量越大，物料颗粒在管道内不易随气流产生扰动，物料沉积严重。本实施例中的结构，在物料所占总体积分数为0.12进行气力输送实验，固体含量越小，采用导流面结构预防沉积的效果就越明显。

图6a为普通光管管道与新型管管道内气固两相流体沿轴线x方向速度变化图，图6b为普通光管管道与新型管管道内气固两相流体沿轴线y方向速度变化图，通过以上两图的对比可以发现，本实施例结构可以增强管内x方向与y方向的速度变化。可知在新型管内部分位置的固相颗粒在x方向的速度有所提升，y方向上，速度呈现周期性变化，无论是正向还是负向的增幅都会强化固体颗粒在管内的扰动，这样气流会从上方带来吹散沉积物的俯冲力，管道内还存在从导流面2两侧绕流流体，绕流流体同样存在可以携带沉积煤灰的曳力，从两侧作用，产生较强吹力。这样，安装导流面2后，在导流面2周围可以产生大量绕流流体，两侧和上方绕流流体的综合作用将有效预防堵塞的发生。

实施例2

本实施例的所述的结构中各部分的位置及连接关系与实施例1中的相同(参见图1)。不同之处在于改变导流面2的倾角，使导流面下倾角23与导流面上倾角24重合，此处倾角统称为下倾角23(参见图7a-7c)，导流面为圆台侧面形状。导流面2位于管壁3的下部内侧，所有导流面在底部单排沿流体流动方向布置。本实施例中管道直径为0.15m，导流面横向长度为0.04m，导流面间距为0.43m，导流面小圆弧端对应圆直径为0.09m，而圆弧圆心角为120°，下倾角为35°。

本实施例中的导流面2(参见图8)，可以在导流面周围可以产生大量绕流流体，两侧和上方绕流流体的综合作用将有效预防堵塞的发生。这样，导流面之前不易发生沉积，而在导流面之后沉积的物料也会在有着沿重力方向的速度的流体作用下得到吹散。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (7)

1.一种降低气力输送系统中管道内物料沉积的结构，其特征在于，该结构铺设在管道底部的下管壁上，包括大圆弧端、小圆弧端，由大圆弧端向小圆弧端拉伸形成具有凹面的导流面，大圆弧端与管道下管壁固定在一起，并且大圆弧端面垂直于来流方向，凹面侧朝向来流方向，导流面大圆弧端所在圆与管道为同心圆，大圆弧端的圆心角为90°-180°。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，大圆弧端面到小圆弧端面之间的距离为管道直径的0.2-0.4倍。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，相邻两个导流面间的间距为导流面横向长度的8-15倍。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，小圆弧端朝向下管壁弯曲。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，大圆弧端上任一点对导流面内沿流体流动方向的切线与壁面的夹角为下倾角，其范围为10°-40°。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，小圆弧端所在圆与管道为同心圆，小圆弧端所对应圆的半径是管道半径的0.4-0.8倍。

7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述小圆弧端对应圆心角（21）范围为90°-180°。

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