Analiza eksperymentalna wydajności przenoszenia pneumatycznego pod różnymi gradientami ciśnienia

WPneumatyczne systemy przekazywania, gradient ciśnienia jest krytycznym parametrem opisującym stan przepływu gazu i cząstek stałych w rurociągach. Bezpośrednio odzwierciedla zużycie energii wymagane do przezwyciężenia oporności podczas przenoszenia i znacząco wpływa na wydajność, stabilność i opłacalność. Dlatego dogłębne badania nad wydajnością systemu przy różnych gradientach ciśnienia są niezbędne do optymalizacji projektowania, poprawy wydajności operacyjnej, zmniejszenia zużycia energii i minimalizacji utraty materiału. W tym artykule przedstawiono eksperymentalną analizę tego, w jaki sposób zmiany gradientu ciśnienia wpływają na wydajność przenoszenia pneumatycznego.

Podstawy pneumatycznego gradientu i ciśnienia

Jak działa przenoszenie pneumatyczne

Pneumatyczne systemy przekazywaniaUżyj przede wszystkim sprzętu źródłowego powietrza (np. Dmuchania, sprężarki), aby wygenerować szybki przepływ powietrza, napędzając ziarniste materiały przez zamknięte rurociągi. Na podstawie stosunku gazu stałego i prędkości przepływu, przenoszenie pneumatyczne jest podzielone na dwa główne typy:

• Przekazanie fazy rozcieńczonej: niski stosunek gazu stałego, wysoka prędkość gazu, cząstki zawieszone w przepływie powietrza. Idealny do krótkiego przenoszenia materiału o niskiej gęstości.
• Gęsta faza przekazywania: Wysoki stosunek gazu stałego, niższa prędkość gazu, cząstki poruszają się w wtyczkach lub warstwach. Nadaje się do materiałów o dużej pojemności lub kruche/ścierne.

Gradient ciśnienia i jego znaczenie

Gradient ciśnienia (mierzony w PA/M lub KPA/M) odnosi się do zmiany ciśnienia na jednostkę długości rurociągu. Podczas przenoszenia pneumatycznego wskazuje na utratę energii z powodu oporu tarcia, grawitacji i przyspieszenia.

Kluczowe skutki gradientu ciśnienia:

• Zużycie energii: Wyższe gradienty wymagają większej mocy od dmuchaw/sprężarek.
• Stabilność przepływu: Optymalne gradienty zapewniają stabilny przepływ (np. Gęsta faza fazowa). Zbyt niski → zatykanie; Zbyt wysokie → Nadmierne odpady zużycia i energii.
• Pojemność przenoszenia: w określonym zakresie zwiększenie gradientu zwiększa przepustowość materiału.
• Uszkodzenie materiału i rurociągu: Nadmierne gradienty zwiększają pęknięcie cząstek i zużycie rurociągu.

Metody eksperymentalne i wskaźniki wydajności

Konfiguracja eksperymentalna

Typowy zestaw testowy do przenoszenia pneumatycznego obejmuje:

1. Dostawa powietrza (dmuchawy, sprężarki)
2. System zasilający (podajniki śrubowe, zawory obrotowe)
3. Rurociąg przekazywania (przezroczysty do obserwacji przepływu)
4. Separator gazowy (cyklony, filtry toreb)
5. Ważenie i zbieranie (przepustowość materiału pomiaru)
6. System czujników i DAQ:

• Przetworniki ciśnieniowe (gradienty lokalne/globalne)
• Mierniki przepływowe (objętość gazu)
• Pomiar prędkości (LDV, PIV)
• Czujniki temperatury

Kluczowe wskaźniki wydajności

• Całkowity spadek ciśnienia (δp Total ) = faza gazowa (ΔP g ) + faza stała (δp s )
• Gradient ciśnienia (δp/l) - parametr rdzenia (PA/M)
• Szybkość przepływu masy stałej (M _{s ) - kg/s lub t/h}
• Stosunek gazu stałego (μ) = M _{s /m g}
• Zużycie energii (e) = wejście mocy / m _s
• Łamanie cząstek i prędkości zużycia rurociągu

Kluczowe odkrycia eksperymentalne

1. Gradient ciśnienia a zdolność do przekazywania

• Zwiększenie gradientu (poprzez wyższą prędkość gazu/obciążenie stałe) zwiększa przepustowość materiału, ale nieliniowo.
• Przykład: dla 2 mm plastikowych granulków w rurce 100 mm, podnosząc ΔP/L z 100 do 300 PA/m zwiększoną przepustowość z 0,5 do 2 t/h. Dalsze wzrosty przyniosły malejące zwroty.

       2. Przejścia reżimu przepływu

• Faza rozcieńczona: Niskie gradienty rozstrzyganie cząstek ryzyka; Optymalne gradienty zapewniają stabilne zawieszenie.
• Gęsta faza: gradienty poniżej 150 PA/M spowodowały zatkanie; 250–350 PA/M Utrzymany stabilny przepływ wtyczki; > 450 PA/M zakłóca wtyczki do rozcieńczonego przepływu.

       3. Kompromisy efektywności energetycznej

• Krzywa w kształcie litery U łączy gradient (δp/l) i zużycie energii (E).
• Przykład: System na duże odległości osiągnął minimalne zużycie energii (5 kWh/t) przy δp/l = 50 kPa.
  
  

       4. Zużycie materiałów i rurociągów

• Wysokie gradienty (np. 400 vs. 200 PA/m) podwójne pękanie szklane koraliki (0,5% → 2,5%) i zużycie rur.

       5. Monitorowanie stabilności

• Fluktuacje ciśnienia (analiza FFT) niestabilność sygnału (np. Ryzyko zatykania).

Wgląd optymalizacji inżynierii

1. Projektowanie i wybór: Zakresy gradientu dopasowania do właściwości materiału (gęstość, ścierność) i wymagania dotyczące odległości/wysokości.
2. Strojenie operacyjne: dostosuj prędkości powietrza/zasilania, aby utrzymać ΔP/L w „Słodkim miejscu” dla wydajności.
3. Smart Control: Czujniki IoT + pętle PID napędzane przez AI do optymalizacji gradientu w czasie rzeczywistym.
4. Łagodzenie noszenia: Użyj rur wyłożonych ceramicznie lub wzmocnionymi zakrętami do materiałów ściernych.
5. Dostosowania specyficzne dla materiału: Dodaj pomoce przepływu lub modyfikuj chropowatość rury, aby zmienić potrzeby gradientu.

Wniosek i przyszłe perspektywy

Ta analiza eksperymentalna pokazuje, w jaki sposób gradienty ciśnienia krytycznie wpływają na wydajność, stabilność i koszt. Przyszłe postępy w zakresie kontroli predykcyjnej i systemów adaptacyjnych w czasie rzeczywistym obiecują dalszą optymalizację, zwiększając ekologiczne, inteligentniejsze rozwiązania przemysłowe.

O Yinchi

Shandong Yinchi Environmental Protection Equipment Co., Ltd.(Yinchi) specjalizuje się w AdvancedPneumatyczne systemy przekazywaniaoraz roztwory obsługi materiałów masowych. Nasze projekty oparte na badaniach badawczo-rozwojowych zapewniają energooszczędne wyniki o niskiej zawodach w branżach.

Skontaktuj się z nami:

📞 +86-18853147775 | ✉ sdycmachine@gmail.com

🌐www.sdycmachine.com