摘　要： 奶粉在连续化自 动化生产中， 成品粉送入粉仓进行暂存， 其输送过程大多是采用气力输送完成的。 气力输送分为压送与吸送2 种，本文以奶粉生产中的应用为例阐述了粉体气力输送设计过程及应用过程中可能出现的问题及注意事项。 通过理论计算， 得出粉体气力输送时， 风机的压力不能低于6 730.34 Pa。 另外， 要做好进入风机入口 的空气的除湿加热工作。

 

奶粉气力输送生产车间

奶粉在连续化生产中，成品送入粉仓进行暂存是为下道工序的顺利进行而设置。 从喷雾干燥塔出来的粉送至粉仓一般采用气力输送方式来完成。 它分为压送及吸送2 种。 近年来在输送粉过程中也出现过不少问题， 这些问题主要有：输送时的混合比选择不合适； 输粉管道直径不合适； 风机的风压偏小； 进入风机的空气没有做好除湿处理或除湿效果不佳， 从而导致送粉不畅， 管道容易堵塞等问题的发生。

 

奶粉气力输送生产线

 

本文以奶粉生产中的应用为例，阐述了风力送粉设计与应用过程中可能出现的问题及注意事项。

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1 粉体气力输送的设计过程
1.1粉体气力输送的设计参数
物料介质为奶粉， 生产能力857 kg/h， 环境温度20 ℃；奶粉的平均粒径35 μ m， 堆积密度（ ρ ） 0.6 t/m 3 ， 温度50 ℃，比热容3.51 4 kJ/kg•℃； 当地大气压按1 .01 3X1 0 -6 MPa计算， 水平输送距离为35 m（ 倾斜角60 º ） ； 旋转出料阀出粉， 旋风分离器卸粉。 本例按吸送进行设计。

 

1.2 系统主要参数的确定及计算
选 定 质 量混合比 ， 即 单位时间 内 输 送粉 尘 质 量与所需空气质量的比值， m=G/G 1 ， 本例质量混合比为4，则空气质量=G 1 =857/4=21 4.2 kg/h， 空气体积流量：M=21 4.2× 1 .205=258.2 m 3 。粉 尘 与 空 气 的 混 合 温 度 （ t 1 ） 按 下 式 计 算 ：t 1 =（ mt 2 c+ t 0 c） /（ mc+c） ， 式中 ： t 0 -最初的混合温度， 取空气温度（ ℃） ； t 1 -混合温度（ ℃） ； t 2 -奶粉温度（ ℃） ； c-空气的 比热， c=1 .005 kJ/kg• ℃， t 1 =（ 4X50× 1 . 005+20× 1 . 005)/（ 4× 1 . 005+1 . 005）=44（ ℃） 。

 

混 合 温 度 下 空 气 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 。根据d， ρ 空 和t 1 查悬浮速度图线， 得悬浮速度 [1 ] ： u约为0.01 8 m/s， 乘以修正系数0.6， u为0.01 08 m/s。

 

粉尘在管道中的速度 ： u 1 =a +BL 2 ， 式中： u 1 -管道中气流速度（ m/s） ； a-速度修正系数， 这里a=1 6； B-系数， 这里B=5× 1 0 -5 ； L-管道水平长度（ m） ， L=35 m。则u 1 =a +BL 2 =1 6 +5× 1 0 -5 × 35 2 =1 2.45 m/s。输送管道直径 [1 ] ： D=1 /53.1 ， 式中： D-管道直径（ m） ； G– 输送粉尘质量（ kg/h） ， 这里G=857 kg/h。
则D=1 /53.1 =1 /53.1 =0.074m， 因此取外径为80 mm， 壁厚为3 mm的不锈钢管。

1.3 系统压力损失计算
1 .3.1 给料装置的压力损失计算
本例给料装置按旋转出 料阀 供料计算： Δ P= B 1 m（ ρ u 2 1 /2）
式中： Δ P-给料装置的压力 损失（ Pa） ； B 1 -物料在输管道内速度与输管道内空气速度之比值的平方， 即B 1 =（ u c /u 1 ）2 。 uc = u 1 - u=1 2.45-0.01 08=1 2.4392 m/s， 则B 1 =（ 1 2.4392/1 2.45）2 =0.998。则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 粉尘启动的压力损失
Δ P 1 =（ 1 +B 1 m） × （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： h-提升高度（ m）。
则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 粉尘提升的压力损失
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 弯管的压力损失（ 1 ） 倾斜管道压力损失（ 倾斜管道与水平成60 º ， 倾斜长为8.08 m） 按下式计算：Δ P 3 =ƒ（ L/D） （ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ƒ-系数， 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。则Δ P 3 =0.034（ 8.08/0.074） （ 0.6× 1 2.452 /2）（ 1 +1 .251 × 4） =1 036.5 Pa（ 2） 弯管的压力损失按下式计算： ΔP 4 =ξ （ 1 +Km）× （ ρ u 2 1 /2） ， 式中： ξ -系数， 这里ξ =0.062； K-系数，这里K=1 .6。则 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
这 里 按 2 个 弯 头 计 算 ， 其 总 压 力 损 失 为2ΔP 4 =2× 21 .33=42.66 Pa

 

1 .3.5 水平输送管道的压力损失
水平输送管道的压力损失按下式计算： ΔP 5 =ƒ（ L/D）（ ρ u 2 1 /2） （ 1 +K 0 m） ， 式中： ƒ-系数， 这里ƒ=0.062；K 1 -系数， 这里K 1 =0.269。则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 物料经过旋风分离器时的压力损失
Δ P 6 =0.1 02ξ1 （ rv2 /2g） [1 ～ 3] ， 式中： r-空气密度，1 .1 87 kg/m 3 ； v-进入旋风分离器的空气速度， 这里按20 m/s计算； ξ 1 -阻力系数， 这里ξ 1 =5。则 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 总的压力损失
ΔP 总 =λ (ΔP+ΔP 1 +ΔP 2 +ΔP 3 +ΔP 4 +ΔP 5 +ΔP 6 ） ，式中： λ -安全系数， 这里λ =1 .1 。则ΔP 总 =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 计 算 结 果 可 知 选 择 风 机 时 ， 其 风 压 不 得 低 于6 730.34 Pa。

 

2气力输送的除湿问题
我国南北方的空气相对湿度相差较大。 同一地区随着季节的变化其空气相对湿度值也有很大差异。 在我国东北、华北、 西北等地区， 受空气相对湿度的影响不大， 或说有利于喷雾干燥生产， 而在我国南方尤其是沿海地区影响却比较大。 主要原因是空气中水分含量高， 即空气相对湿度大， 在这些地区， 在空气相对湿度最大的季节里生产时 [4～ 6] ， 奶粉水分含量容易超标， 粉体气力输送过程中， 进入管道的空气如果不进行除湿处理在管壁上容易产生凝结水， 导致管道堵塞频发而影响正常生产。 因此， 进入风机入口 的空气必须经过除湿加热处理后才可进入风机。 在选择除湿机时应把当地一年四季最大相对湿度参数、 风机的风量、 风机所处的工作环境参数除湿后空气所要达到的理论相对湿度值及除湿后空气的温度提供给除湿机的生产厂家， 作为除湿机选择设计的依据。

 

粉体气力输送设备

 

食品级不锈钢旋转阀

 

3 结束语
粉体气力输送的优点是粉尘不容易受污染且节省人力 物力， 可实现连续化自 动化生产。 不但在奶粉工业生产中有应用， 在其它食品及发酵行业上也都有应用。 文中主要针对近些年来在奶粉工业生产中出现的一些主要问题进行了 理论计算， 这些也是在应用过程中最容易出现的问题。 此外， 粉体气力输送的使用维护也很重要， 如要保持管道系统密闭不得漏气； 要定期清洗粉体气力输送的管道； 间歇生产时要检查管道内是否残留粉尘， 有滞留的粉尘如果不及时清理彻底再生产时极有可能引起风送受阻。