《通風(fēng)除塵與氣力輸送技術(shù)》課件-第一章 空氣流動的流體力學(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介通風(fēng)除塵：采用合適的裝置，有效地使空氣呈負壓狀態(tài)并以一定的速度流動，控制和收集生產(chǎn)過程中產(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，有些是無用的，有些是有利用價值的，大量的粉塵可能會造成有用物料的損失、粉塵爆炸、職工健康等安全事故。糧食加工過程中產(chǎn)生的熱量、水蒸氣的凝結(jié)對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響，需要及時排除。二、通風(fēng)除塵要解決的問題通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡介控制和吸除生產(chǎn)中的粉塵，改善勞動條件和保護環(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。對原料進行風(fēng)選分級，分離輕重雜志，提高成品的純度和品質(zhì)。減少糧食在加工過程中的損耗，回收有價值的粉塵，提高經(jīng)濟效益。改善設(shè)備的清潔狀況，減少磨損，延長使用壽命，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介實現(xiàn)物料的連續(xù)輸送，同時實現(xiàn)清理、冷卻、分級、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介卸車入庫操作地下倉出庫操作倒倉操作通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡介實踐性較強；動手能力要求較高。本課程特點學(xué)習(xí)的要求認真做好預(yù)習(xí)；做好隨堂練習(xí)和作業(yè)；勤動手、動腦。通風(fēng)除塵與氣力輸送課程簡介舉一反三，觸類旁通，理論聯(lián)系實際。正確選擇使用設(shè)備，具有一定的分析問題、解決問題的能力。掌握設(shè)備的工作原理、組成及結(jié)構(gòu)特點。掌握設(shè)備的安裝、調(diào)試及維護的基本知識。掌握設(shè)備的一些初步設(shè)計知識。學(xué)完本課程后應(yīng)達到的目標(biāo)第一章空氣流動的流體力學(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)，通過空氣的流動將粉塵或粒狀物料輸送到指定地點?？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動規(guī)律，為了便于計算，把流體分成許多許多的分子集團，并假設(shè)它們之間沒有間隙，是一種連續(xù)體。工程流體力學(xué)基本知識，是我們研究通風(fēng)除塵與氣力輸送原理和設(shè)計、計算通風(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?。徊荒鼙３忠欢ㄐ螤?、容易變形。液體和氣體的相同點：液體和氣體的不同點：氣體：沒有一定的體積、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，一般用絕對濕度和相對濕度來衡量。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：單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為密度，用符號ρ表示，單位為kg/m3。

空氣在標(biāo)準狀態(tài)下的密度=1.2kg/m3。

一般來講，壓強和溫度對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，分子熱運動越強盛，分子熱運動的平均速度則越大動能也就越大。衡量溫度高低的標(biāo)準尺子，稱為溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。目前國際上通用的溫標(biāo)主要有兩種。

1.攝氏溫標(biāo)（t）

2.絕對溫標(biāo)（T）：它把分子運動速度為零時的溫度定義為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，一般采用相對濕度表示空氣的含濕量?？赏ㄟ^干、濕球溫度計測得

露點溫度：含有一定水汽的空氣，隨著溫度的降低，就會有一部分水汽凝成水滴形成結(jié)露現(xiàn)象，結(jié)露時的溫度稱為露點溫度。露點溫度對于通風(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：流體在流動時，在流體內(nèi)部質(zhì)點間會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力來阻止流體的相對運動，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；

分子運動論看：黏滯性是由于空氣分子間的吸引力以及不規(guī)則熱運動的碰撞。試驗證明流體粘滯性的存在：實驗證明：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作用體積縮小，密度增大的特性。膨脹性：在壓強一定時，空氣因溫度增加而體積增大，密度減小的特性。標(biāo)準空氣：在通風(fēng)工程中常取20℃，絕對壓強760mmHg，相對濕度50%的空氣定義為通風(fēng)工程上的標(biāo)準空氣?？諝庠趬嚎s或膨脹的過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)點是不占有容積的質(zhì)點；分子之間沒有內(nèi)聚力。理想氣體狀態(tài)方程。即：P=ρRT

式中：P——空氣的絕對壓強，Pa，ρ——空氣的密度，kg/m3R——氣體常數(shù)，對于空氣R=287N·m/（kg·K）T——絕對溫度五、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、空氣的壓強任務(wù)一空氣的性質(zhì)（3）真空度：當(dāng)絕對壓強低于大氣壓時，相對壓強為負值，負的相對壓強的絕對值稱為真空度?；蛘呤墙^對壓強小于大氣壓強的那部分數(shù)值，用Pv表示。

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

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

任務(wù)一空氣的性質(zhì)（2）用液柱高度來表示：壓強的計量單位可以用液柱高度來表示，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：壓強的計量單位可以用大氣壓來表示，如物理大氣壓、工程大氣壓（at）。

1個物理大氣壓（atm）=10336[千克/米2]。

1個工程大氣壓(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、空氣的流動管流：空氣在管道中的流動，簡稱管流。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，在空氣中沿氣流運動方向形成一股氣流，這股氣流稱為通風(fēng)射流。射流周圍沒有固體邊壁，四周收到大氣壓的作用。匯流：空氣由管流進口吸入時，進風(fēng)口附近的空氣流向進風(fēng)口形成匯流?？諝饽軌蛄鲃拥膬蓚€條件：

一定的壓力

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

（一）雷諾實驗1、層流和紊流二、流體管流的速度分布

層流運動：液體沿管軸方向流動時，流束之間或流體層與層之間彼此不相混雜，質(zhì)點沒有徑向的運動，都保持各自的流線運動。這種流動狀態(tài)，稱為層流運動。

紊流運動：管中流速再稍增加，或有其它外部干擾振動，則有色液體將破裂、混雜成為一種紊亂狀態(tài)。這種運動狀態(tài)，稱為紊流運動。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狀態(tài)不同，管流斷面上質(zhì)點的速度分布也不同。

層流流動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數(shù)曲線形狀，其他特點相同。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狀態(tài)不同，管流斷面上質(zhì)點的速度分布也不同。風(fēng)量：單位時間內(nèi)流過管道或設(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）的計算三、流量和平均流速

3、流量（風(fēng)量）的計算三、流量和平均流速

3、流量（風(fēng)量）的計算四、連續(xù)性方程空氣在管道中流動時，如果某有效斷面的運動參數(shù)如速度、壓強、流量等不隨時間變化而變化，這種流動稱為穩(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、流速和流量的測定流動阻力和能量損失流動阻力：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作用，產(chǎn)生阻礙空氣向前流動的作用力，即流動阻力。能量損失：是指克服由于空氣黏性等流動阻力而損失的空氣的能量。

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

注：空氣在直長管道中流動克服沿程摩擦阻力損失的能量，稱為沿程摩擦能量損失，簡稱沿程損失。一、基本概念一、壓強的測定測壓計：測量壓強的儀表，統(tǒng)稱為測壓計。

金屬式壓強表：測量的壓力較高

液柱式測壓計：測量的壓力較低1、U型管壓力計U形管液柱壓力計又稱U形壓力計，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型壓力計的使用方法※注意事項：1、使用時，U形玻璃管應(yīng)垂直放置，兩管中指示液體置于刻度零點。2、軟管連接應(yīng)可靠，不漏氣；3、讀數(shù)時眼睛視線應(yīng)于液面保持水平；4、所測壓力小于20mmH2O時不宜采用U型壓力計，以免誤差太大。測量管道中某點的表壓時，只需將U形管的一端用軟管與測壓點處的測壓管相接，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)相對于大氣壓力的表壓值。如指示液為水，測得的高度以毫米計，則所示壓力單位即為常用的毫米水柱。一、壓強的測定

2、傾斜式微壓計

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

一般傾斜微壓計都刻有對應(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.

測量數(shù)值=k×L一、壓強的測定

3、畢托管

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

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)放置在氣流流動達到穩(wěn)定的地區(qū)，即遠離彎頭、三通、閥門等管件的直長風(fēng)管部分，以避免渦流對測量精度所帶來的影響。二、流速、流量的測定一、選擇合適的測試截面測點應(yīng)離開設(shè)備足夠距離，且在直長管道部分。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)管的直長部分較短，測點則應(yīng)偏近氣流下游方向的管件。二、流速、流量的測定二、合理確定截面上的測點對于圓形截面管道，如圖所示，可將其劃分成幾個等面積的同心圓環(huán)，測點則定于等到分圓環(huán)截面的中心線與管直徑的交點處，令各點劃線相對圓心的距離為r1，管道半徑為R，圓截面積為A，則有：二、流速、流量的測定圓形風(fēng)管測點距管壁距離（R為管道半徑）管徑/mm130130-200200-450450-650環(huán)數(shù)1234測點數(shù)2468測點序號10.2930.1340.0860.06420.7070.50.2930.21031.50.5910.38841.8661.4090.64651.7071.35461.9141.61271.79081.936二、流速、流量的測定三、數(shù)據(jù)處理根據(jù)上述方法得到的幾個測點數(shù)值后，則可按下列公式求得平均數(shù)：在測定動壓時，有時會碰到某些測點的讀數(shù)出現(xiàn)零值或負值的情況，這是由于氣流很不穩(wěn)定而出現(xiàn)旋渦所產(chǎn)生的。在上式計算平均動壓時，應(yīng)將負值當(dāng)作零計算，測點數(shù)n仍包括該測點在內(nèi)。二、流速、流量的測定習(xí)題講解：7、計算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)方程計算就可以了。

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

解釋：

水池底面上的壓強=大氣壓+水的