《通風(fēng)除塵與氣力輸送技術(shù)》課件-第一章 空氣流動(dòng)的流體力學(xué)原理

通風(fēng)除塵與氣力輸送技術(shù)通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介通風(fēng)除塵：采用合適的裝置，有效地使空氣呈負(fù)壓狀態(tài)并以一定的速度流動(dòng)，控制和收集生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，以創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生活環(huán)境，保護(hù)大氣環(huán)境。氣力輸送：就是采用一定的裝置、采用一定速度的空氣輸送物料，以滿足工藝生產(chǎn)要求，保證連續(xù)生產(chǎn)。一、基本概念通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介糧食加工企業(yè)中連續(xù)輸送物料的要求，糧食加工廠物料種類多，自動(dòng)化生產(chǎn)要求高，輸送要保證生產(chǎn)的連續(xù)性和持久性。糧食加工企業(yè)中產(chǎn)生大量的粉塵，有些是無(wú)用的，有些是有利用價(jià)值的，大量的粉塵可能會(huì)造成有用物料的損失、粉塵爆炸、職工健康等安全事故。糧食加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量、水蒸氣的凝結(jié)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，需要及時(shí)排除。二、通風(fēng)除塵要解決的問(wèn)題通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介控制和吸除生產(chǎn)中的粉塵，改善勞動(dòng)條件和保護(hù)環(huán)境。冷卻碾磨物料，保證產(chǎn)品的品質(zhì)。吸除水汽，防止水汽凝結(jié)，提高篩理、研磨設(shè)備的效率。對(duì)原料進(jìn)行風(fēng)選分級(jí)，分離輕重雜志，提高成品的純度和品質(zhì)。減少糧食在加工過(guò)程中的損耗，回收有價(jià)值的粉塵，提高經(jīng)濟(jì)效益。改善設(shè)備的清潔狀況，減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命，防止微生物和害蟲的孽生。防止粉塵爆炸和火災(zāi)事故的發(fā)生。保證安全，穩(wěn)定地儲(chǔ)藏糧食。三、通風(fēng)除塵的作用通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送，同時(shí)實(shí)現(xiàn)清理、冷卻、分級(jí)、除塵等工藝。氣力輸送裝置占地面積小，減少了占地面積。氣力輸送系統(tǒng)是密閉的系統(tǒng)，改善了衛(wèi)生條件。四、氣力輸送的作用通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介卸車入庫(kù)操作地下倉(cāng)出庫(kù)操作倒倉(cāng)操作通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介實(shí)踐性較強(qiáng)；動(dòng)手能力要求較高。本課程特點(diǎn)學(xué)習(xí)的要求認(rèn)真做好預(yù)習(xí)；做好隨堂練習(xí)和作業(yè)；勤動(dòng)手、動(dòng)腦。通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡(jiǎn)介舉一反三，觸類旁通，理論聯(lián)系實(shí)際。正確選擇使用設(shè)備，具有一定的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。掌握設(shè)備的工作原理、組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。掌握設(shè)備的安裝、調(diào)試及維護(hù)的基本知識(shí)。掌握設(shè)備的一些初步設(shè)計(jì)知識(shí)。學(xué)完本課程后應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)第一章空氣流動(dòng)的流體力學(xué)原理任務(wù)一空氣的性質(zhì)任務(wù)一空氣的性質(zhì)流體：在任何微小的剪切力作用下都能夠發(fā)生連續(xù)變形的物質(zhì)稱作流體。通風(fēng)除塵與氣力輸送屬于流體輸送，它是以空氣作為工作介質(zhì)，通過(guò)空氣的流動(dòng)將粉塵或粒狀物料輸送到指定地點(diǎn)?？諝夥肿又g有一定距離。流體力學(xué)主要研究流體的宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為了便于計(jì)算，把流體分成許多許多的分子集團(tuán)，并假設(shè)它們之間沒(méi)有間隙，是一種連續(xù)體。工程流體力學(xué)基本知識(shí)，是我們研究通風(fēng)除塵與氣力輸送原理和設(shè)計(jì)、計(jì)算通風(fēng)除塵與氣力輸送系統(tǒng)的基礎(chǔ)。任務(wù)一空氣的性質(zhì)分子間的間距大；分子間的相互吸引力比較小；不能保持一定形狀、容易變形。液體和氣體的相同點(diǎn)：液體和氣體的不同點(diǎn)：氣體：沒(méi)有一定的體積、不存在自由表面、具有顯著的壓縮性和膨脹性。液體：具有一定的體積、有自由表面，一般不具有明顯的壓縮性和膨脹性。任務(wù)一空氣的性質(zhì)空氣是由多種成分組成的混合氣體，主要由干潔空氣、水汽和懸浮顆粒三部分組成。1.干潔空氣：是指干燥潔凈的空氣，不含水汽和懸浮顆粒。2.水汽：隨地理位置和氣象條件不同變化范圍較大，一般用絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度來(lái)衡量。3.懸浮顆粒：主要指因自然因素變化而懸浮在空氣中的顆粒物。一、空氣的組成任務(wù)一空氣的性質(zhì)1.密度：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的質(zhì)量稱為密度，用符號(hào)ρ表示，單位為kg/m3。

空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度=1.2kg/m3。

一般來(lái)講，壓強(qiáng)和溫度對(duì)不可壓縮流體密度的影響很小。

——可以把流體密度看成是常數(shù)。二、空氣的密度和重度任務(wù)一空氣的性質(zhì)

二、空氣的密度和重度任務(wù)一空氣的性質(zhì)

二、空氣的密度和重度任務(wù)一空氣的性質(zhì)1.溫度：溫度是標(biāo)志流體冷熱程度的參數(shù)。溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)盛，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速度則越大動(dòng)能也就越大。衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺子，稱為溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱溫標(biāo)。目前國(guó)際上通用的溫標(biāo)主要有兩種。

1.攝氏溫標(biāo)（t）

2.絕對(duì)溫標(biāo)（T）：它把分子運(yùn)動(dòng)速度為零時(shí)的溫度定義為0K，K是熱力學(xué)溫度的單位。

熱力學(xué)溫度和攝氏溫度之間的關(guān)系為：T=273+t[K]三、空氣的溫度和濕度任務(wù)一空氣的性質(zhì)

任務(wù)一空氣的性質(zhì)在工程上，一般采用相對(duì)濕度表示空氣的含濕量?？赏ㄟ^(guò)干、濕球溫度計(jì)測(cè)得

露點(diǎn)溫度：含有一定水汽的空氣，隨著溫度的降低，就會(huì)有一部分水汽凝成水滴形成結(jié)露現(xiàn)象，結(jié)露時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度對(duì)于通風(fēng)除塵與氣力輸送裝置有著重要的影響，盡量避免結(jié)露的形成。三、空氣的溫度和濕度任務(wù)一空氣的性質(zhì)

黏滯性：流體在流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力來(lái)阻止流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種性質(zhì)稱為黏滯性。

力學(xué)的角度看：黏滯性是氣體抵抗剪切變形的特性；

分子運(yùn)動(dòng)論看：黏滯性是由于空氣分子間的吸引力以及不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的碰撞。試驗(yàn)證明流體粘滯性的存在：實(shí)驗(yàn)證明：內(nèi)摩擦力T的大小與流體種類有關(guān)；與流體的接觸面積有關(guān)；與垂直于板的速度梯度成正比四、流體的黏滯性任務(wù)一空氣的性質(zhì)

四、流體的黏滯性任務(wù)一空氣的性質(zhì)壓縮性：空氣在一定的溫度下受到壓強(qiáng)作用體積縮小，密度增大的特性。膨脹性：在壓強(qiáng)一定時(shí)，空氣因溫度增加而體積增大，密度減小的特性。標(biāo)準(zhǔn)空氣：在通風(fēng)工程中常取20℃，絕對(duì)壓強(qiáng)760mmHg，相對(duì)濕度50%的空氣定義為通風(fēng)工程上的標(biāo)準(zhǔn)空氣?？諝庠趬嚎s或膨脹的過(guò)程中遵循理想氣體狀態(tài)方程。理想氣體指一種假想的氣體，它的質(zhì)點(diǎn)是不占有容積的質(zhì)點(diǎn)；分子之間沒(méi)有內(nèi)聚力。理想氣體狀態(tài)方程。即：P=ρRT

式中：P——空氣的絕對(duì)壓強(qiáng)，Pa，ρ——空氣的密度，kg/m3R——?dú)怏w常數(shù)，對(duì)于空氣R=287N·m/（kg·K）T——絕對(duì)溫度五、空氣的壓縮性和膨脹性任務(wù)一空氣的性質(zhì)

五、空氣的壓縮性和膨脹性任務(wù)一空氣的性質(zhì)

五、空氣的壓縮性和膨脹性任務(wù)一空氣的性質(zhì)

六、空氣的壓強(qiáng)任務(wù)一空氣的性質(zhì)（3）真空度：當(dāng)絕對(duì)壓強(qiáng)低于大氣壓時(shí)，相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值，負(fù)的相對(duì)壓強(qiáng)的絕對(duì)值稱為真空度?；蛘呤墙^對(duì)壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)的那部分?jǐn)?shù)值，用Pv表示。

即：真空度=大氣壓-絕對(duì)壓強(qiáng)A點(diǎn)（1）的壓強(qiáng)高于當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

B點(diǎn)（2）的壓強(qiáng)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?、空氣的壓?qiáng)任務(wù)一空氣的性質(zhì)

任務(wù)一空氣的性質(zhì)（2）用液柱高度來(lái)表示：壓強(qiáng)的計(jì)量單位可以用液柱高度來(lái)表示，如毫米汞柱、毫米水柱等。

用水銀柱（汞柱）高度表示：

h=P/γ=10000/13600=0.736[米水銀柱]=736[毫米汞柱]

用水柱高度表示：

h=P/γ=10000/10000=1[米水柱]=1000[毫米水柱]任務(wù)一空氣的性質(zhì)（3）用大氣壓表示：壓強(qiáng)的計(jì)量單位可以用大氣壓來(lái)表示，如物理大氣壓、工程大氣壓（at）。

1個(gè)物理大氣壓（atm）=10336[千克/米2]。

1個(gè)工程大氣壓(at)=10000[千克/米2]。

三種方法換算關(guān)系為：

1物理大氣壓=10336[千克/米2]=10336[毫米水柱]=760[毫米汞柱]1工程大氣壓=10000[千克/米2]=10000[毫米水柱]=736[毫米汞柱]第一章空氣流動(dòng)的流體力學(xué)原理第二節(jié)空氣管流的連續(xù)方程一、空氣的流動(dòng)管流：空氣在管道中的流動(dòng)，簡(jiǎn)稱管流。射流：空氣以一定的速度從管道端頭、容器或管道上的條縫、孔口等處流出，在空氣中沿氣流運(yùn)動(dòng)方向形成一股氣流，這股氣流稱為通風(fēng)射流。射流周圍沒(méi)有固體邊壁，四周收到大氣壓的作用。匯流：空氣由管流進(jìn)口吸入時(shí)，進(jìn)風(fēng)口附近的空氣流向進(jìn)風(fēng)口形成匯流?？諝饽軌蛄鲃?dòng)的兩個(gè)條件：

一定的壓力

通暢的流動(dòng)通道一、基本概念二、流體管流的速度分布實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)存在著兩種不同的狀態(tài)，即層流和紊流。這兩種流動(dòng)狀態(tài)的沿程損失規(guī)律大不相同。這種規(guī)律是1883年英國(guó)物理學(xué)家雷諾首先發(fā)現(xiàn)的。

（一）雷諾實(shí)驗(yàn)1、層流和紊流二、流體管流的速度分布

層流運(yùn)動(dòng)：液體沿管軸方向流動(dòng)時(shí)，流束之間或流體層與層之間彼此不相混雜，質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有徑向的運(yùn)動(dòng)，都保持各自的流線運(yùn)動(dòng)。這種流動(dòng)狀態(tài)，稱為層流運(yùn)動(dòng)。

紊流運(yùn)動(dòng)：管中流速再稍增加，或有其它外部干擾振動(dòng)，則有色液體將破裂、混雜成為一種紊亂狀態(tài)。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱為紊流運(yùn)動(dòng)。1、層流和紊流二、流體管流的速度分布

1、層流和紊流二、流體管流的速度分布流體流動(dòng)狀態(tài)不同，管流斷面上質(zhì)點(diǎn)的速度分布也不同。

層流流動(dòng)在管道斷面軸心線上流速最大，管道內(nèi)壁速度最小，趨于零，速度分布呈拋物線形狀；

紊流流型速度分布呈對(duì)數(shù)曲線形狀，其他特點(diǎn)相同。2、不同流型管流的速度分布規(guī)律三、流量和平均流速流體流動(dòng)狀態(tài)不同，管流斷面上質(zhì)點(diǎn)的速度分布也不同。風(fēng)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道或設(shè)備某一有效斷面的空氣量。風(fēng)量分為體積流量和重量流量、質(zhì)量流量三種，分別用Q、M、G表示。1、流量（風(fēng)量）2、平均風(fēng)速

三、流量和平均流速

3、流量（風(fēng)量）的計(jì)算三、流量和平均流速

3、流量（風(fēng)量）的計(jì)算三、流量和平均流速

3、流量（風(fēng)量）的計(jì)算四、連續(xù)性方程空氣在管道中流動(dòng)時(shí)，如果某有效斷面的運(yùn)動(dòng)參數(shù)如速度、壓強(qiáng)、流量等不隨時(shí)間變化而變化，這種流動(dòng)稱為穩(wěn)定流，否則為非穩(wěn)定流1、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流穩(wěn)定流非穩(wěn)定流四、連續(xù)性方程

2、連續(xù)性方程四、連續(xù)性方程

3、連續(xù)性方程的應(yīng)用任務(wù)三壓強(qiáng)、流速和流量的測(cè)定流動(dòng)阻力和能量損失流動(dòng)阻力：由于空氣本身的黏性和慣性以及和管道內(nèi)壁的摩擦粘滯和變形管的擾動(dòng)作用，產(chǎn)生阻礙空氣向前流動(dòng)的作用力，即流動(dòng)阻力。能量損失：是指克服由于空氣黏性等流動(dòng)阻力而損失的空氣的能量。

根據(jù)流體流動(dòng)的邊界條件變化，流動(dòng)阻力分為沿程摩擦阻力和局部阻力兩種。沿程摩阻：空氣在直長(zhǎng)管道中流動(dòng)時(shí)，流速恒定不變，流動(dòng)阻力只有沿程不變的切應(yīng)力，即稱為沿程摩擦阻力，簡(jiǎn)稱沿程摩阻。

注：空氣在直長(zhǎng)管道中流動(dòng)克服沿程摩擦阻力損失的能量，稱為沿程摩擦能量損失，簡(jiǎn)稱沿程損失。一、基本概念一、壓強(qiáng)的測(cè)定測(cè)壓計(jì)：測(cè)量壓強(qiáng)的儀表，統(tǒng)稱為測(cè)壓計(jì)。

金屬式壓強(qiáng)表：測(cè)量的壓力較高

液柱式測(cè)壓計(jì)：測(cè)量的壓力較低1、U型管壓力計(jì)U形管液柱壓力計(jì)又稱U形壓力計(jì)，U形管二側(cè)指示液所在的刻度，相加后即可得到二側(cè)液柱的高度差。U型壓力計(jì)的使用方法※注意事項(xiàng)：1、使用時(shí)，U形玻璃管應(yīng)垂直放置，兩管中指示液體置于刻度零點(diǎn)。2、軟管連接應(yīng)可靠，不漏氣；3、讀數(shù)時(shí)眼睛視線應(yīng)于液面保持水平；4、所測(cè)壓力小于20mmH2O時(shí)不宜采用U型壓力計(jì)，以免誤差太大。測(cè)量管道中某點(diǎn)的表壓時(shí)，只需將U形管的一端用軟管與測(cè)壓點(diǎn)處的測(cè)壓管相接，另一端由于與大氣相通，所以讀取的兩側(cè)液柱差Δh即為管道內(nèi)相對(duì)于大氣壓力的表壓值。如指示液為水，測(cè)得的高度以毫米計(jì)，則所示壓力單位即為常用的毫米水柱。一、壓強(qiáng)的測(cè)定

2、傾斜式微壓計(jì)

當(dāng)測(cè)量的壓強(qiáng)數(shù)值比較小、用U形管壓力計(jì)不容易精確讀出時(shí)，一般采用傾斜式微壓計(jì)。

一般傾斜微壓計(jì)都刻有對(duì)應(yīng)一定傾斜角度的k值，一般由0.2、0.3、0.4、0.6、0.8五檔.

測(cè)量數(shù)值=k×L一、壓強(qiáng)的測(cè)定

3、畢托管

畢托管是感受和傳遞壓強(qiáng)的儀器，是根據(jù)流體的能量方程發(fā)明的，它與U型管壓力計(jì)或傾斜式壓力計(jì)用橡膠管連接使用，可以用來(lái)測(cè)定全壓、靜壓和動(dòng)壓。一、壓強(qiáng)的測(cè)定

3、畢托管畢托管的外形有很多種，如有錐形頭、圓形頭、橢圓桿、圓形桿等，它們的靜壓孔開設(shè)位置各不相同，但原理相同。

需要注意的是，畢托管應(yīng)放置在氣流流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定的地區(qū)，即遠(yuǎn)離彎頭、三通、閥門等管件的直長(zhǎng)風(fēng)管部分，以避免渦流對(duì)測(cè)量精度所帶來(lái)的影響。二、流速、流量的測(cè)定一、選擇合適的測(cè)試截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)離開設(shè)備足夠距離，且在直長(zhǎng)管道部分。通常，離上游管件的距離應(yīng)大于4-5倍的管道直徑，離下游管件的距離應(yīng)大于2倍管徑。若風(fēng)管的直長(zhǎng)部分較短，測(cè)點(diǎn)則應(yīng)偏近氣流下游方向的管件。二、流速、流量的測(cè)定二、合理確定截面上的測(cè)點(diǎn)對(duì)于圓形截面管道，如圖所示，可將其劃分成幾個(gè)等面積的同心圓環(huán)，測(cè)點(diǎn)則定于等到分圓環(huán)截面的中心線與管直徑的交點(diǎn)處，令各點(diǎn)劃線相對(duì)圓心的距離為r1，管道半徑為R，圓截面積為A，則有：二、流速、流量的測(cè)定圓形風(fēng)管測(cè)點(diǎn)距管壁距離（R為管道半徑）管徑/mm130130-200200-450450-650環(huán)數(shù)1234測(cè)點(diǎn)數(shù)2468測(cè)點(diǎn)序號(hào)10.2930.1340.0860.06420.7070.50.2930.21031.50.5910.38841.8661.4090.64651.7071.35461.9141.61271.79081.936二、流速、流量的測(cè)定三、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上述方法得到的幾個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)值后，則可按下列公式求得平均數(shù)：在測(cè)定動(dòng)壓時(shí)，有時(shí)會(huì)碰到某些測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)出現(xiàn)零值或負(fù)值的情況，這是由于氣流很不穩(wěn)定而出現(xiàn)旋渦所產(chǎn)生的。在上式計(jì)算平均動(dòng)壓時(shí)，應(yīng)將負(fù)值當(dāng)作零計(jì)算，測(cè)點(diǎn)數(shù)n仍包括該測(cè)點(diǎn)在內(nèi)。二、流速、流量的測(cè)定習(xí)題講解：7、計(jì)算1200m高空大氣的空氣重度（假設(shè)空氣等溫變化）

解釋：

大氣壓力：海拔高度每升高1000

m，相對(duì)大氣壓力大約降低12%；

大氣溫度：空氣溫度在一般情況下，海拔高度每升高1000

m，溫度會(huì)降低5

℃。

所以：1200m的大氣壓力為（1-14.4%）*10336kg/m2

1200m的溫度為20-6=14℃

然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算就可以了。

二、流速、流量的測(cè)定習(xí)題講解：8、某水池表面為一個(gè)工程大氣壓，水池底面上的壓強(qiáng)為3kg/cm2，計(jì)算水的深度。

解釋：

水池底面上的壓強(qiáng)=大氣壓+水的