Analisi sperimentale delle prestazioni di trasporto pneumatico sotto diversi gradienti di pressione

Insistemi di trasporto pneumatico, il gradiente di pressione è un parametro critico che descrive lo stato di flusso di gas e particelle solide in condotte. Riflette direttamente il consumo di energia necessario per superare la resistenza durante il trasporto e influisce significativamente sull'efficienza, la stabilità e il rapporto costo-efficacia. Pertanto, una ricerca approfondita sulle prestazioni del sistema sotto gradienti di pressione variabili è essenziale per ottimizzare la progettazione, migliorare l'efficienza operativa, ridurre il consumo di energia e ridurre al minimo la perdita di materiale. Questo articolo presenta un'analisi sperimentale di come le variazioni del gradiente di pressione influenzano le prestazioni di trasporto pneumatico.

Fondamenti di trasporto pneumatico e gradiente di pressione

Come funziona il trasporto pneumatico

Sistemi di trasporto pneumaticoUtilizzare principalmente attrezzature per la fonte d'aria (ad es. Blower, compressori) per generare flusso d'aria ad alta velocità, che spingono materiali granulari attraverso condutture chiuse. Sulla base del rapporto di gas solido e della velocità di flusso, il trasporto pneumatico è classificato in due tipi principali:

• Trasporto in fase diluita: basso rapporto di gas solido, alta velocità del gas, particelle sospese nel flusso d'aria. Ideale per trasferimento di materiale a bassa densità a breve distanza.
• Trasporto in fase densa: elevato rapporto di gas solido, velocità di gas inferiore, particelle si muovono in spine o strati. Adatto a materiali a lunga distanza, ad alta capacità o fragili/abrasivi.

Gradiente di pressione e la sua importanza

Il gradiente di pressione (misurato in PA/M o KPA/M) si riferisce alla variazione di pressione per unità di lunghezza della tubazione. Nel trasporto pneumatico, indica la perdita di energia dovuta a attrito, gravità e resistenza di accelerazione.

Impatti chiave del gradiente di pressione:

• Consumo di energia: i gradienti più alti richiedono più potenza da soffianti/compressori.
• Stabilità del flusso: gradienti ottimali garantiscono un flusso stabile (ad es. Flusso di spina in fase densa). Troppo basso → intasamento; Troppo alto → usura eccessiva e rifiuti di energia.
• Capacità di trasporto: all'interno di un certo intervallo, l'aumento del gradiente migliora la produttività del materiale.
• Materiale e danno della tubazione: i gradienti eccessivi aumentano la rottura delle particelle e l'usura della tubazione.

Metodi sperimentali e metriche per le prestazioni

Configurazione sperimentale

Un tipico impianto di prova di trasporto pneumatico include:

1. ARIA POUTTER (soffiatori, compressori)
2. Sistema di alimentazione (alimentatori a vite, valvole rotanti)
3. Tubazione di trasporto (trasparente per l'osservazione del flusso)
4. Separatore di gas-solido (cicloni, filtri per sacchetti)
5. Pesatura e raccolta (misurazione del materiale di misurazione)
6. Sensori e sistema DAQ:

• Trasduttori di pressione (gradienti locali/globali)
• Metri di flusso (volume del gas)
• Misurazione della velocità (LDV, PIV)
• Sensori di temperatura

Indicatori di prestazione chiave

• Drop di pressione totale (ΔP _totale ) = fase gassosa (Δp _g ) + fase solida (Δp _{s )}
• Gradiente di pressione (ΔP/L) - parametro core (PA/M)
• Portata di massa solida (m _{s ) - kg/s o t/h}
• Rapporto di gas solido (μ) = m _{s /m g}
• Consumo di energia (E) = Input di potenza / M _s
• Tasso di usura delle particelle e tassi di usura della pipeline

Risultati sperimentali chiave

1. Gradiente di pressione rispetto alla capacità di trasporto

• L'aumento del gradiente (tramite velocità di gas/carico solido) aumenta la produttività del materiale, ma in modo non lineare.
• Esempio: per pellet di plastica da 2 mm in un tubo da 100 mm, aumentando ΔP/L da 100 a 300 pa/m aumentata la produttività da 0,5 a 2 t/h. Ulteriori aumenti hanno prodotto rendimenti decrescenti.

       2. Transizioni del regime di flusso

• Fase diluita: assestamento delle particelle a rischio a basso contenuto di gradienti; Gradienti ottimali garantiscono una sospensione stabile.
• Fase densa: gradienti inferiori a 150 pa/m hanno causato l'intasamento; 250–350 PA/m Flusso di spina stabile mantenuto; > 450 pa/m spine interrotte in flusso diluito.

       3. Compresi di efficienza energetica

• Una curva a forma di U collega il gradiente (ΔP/L) e il consumo di energia (E).
• Esempio: un sistema a distanza a distanza ha raggiunto un consumo di energia minimo (5 kWh/t) a ΔP/L = 50 kPa.
  
  

       4. Materiale e abbigliamento per la pipeline

• Gradienti elevati (ad es. 400 contro 200 Pa/m) hanno raddoppiato la rottura del tallone di vetro (0,5% → 2,5%) e usura dei tubi.

       5. Monitoraggio della stabilità

• Fluttuazioni di pressione (analisi FFT) Instabilità del segnale (ad es. Rischio di intasamento).

Approfondimenti di ottimizzazione ingegneristica

1. Progettazione e selezione: i requisiti di corrispondenza del gradiente alle proprietà del materiale (densità, abrasività) e alla distanza/altezza.
2. Sortigliamento operativo: regolare le velocità dell'aria/feed per mantenere ΔP/L nel "punto dolce" per l'efficienza.
3. Controllo intelligente: sensori IoT + Loop PID guidati ai-AI per l'ottimizzazione del gradiente in tempo reale.
4. Mitigazione dell'usura: utilizzare tubi rivestiti in ceramica o curve rinforzate per materiali abrasivi.
5. Regolazioni specifiche del materiale: aggiungere gli aiuti a flusso o modificare la rugosità del tubo per modificare le esigenze del gradiente.

Conclusione e prospettive future

Questa analisi sperimentale dimostra come i gradienti di pressione influenzano criticamente l'efficienza, la stabilità e i costi del trasporto pneumatico. I progressi futuri nel controllo predittivo alimentato dall'intelligenza artificiale e nei sistemi adattivi in ​​tempo reale promettono un'ulteriore ottimizzazione, guidando soluzioni di trasporto industriali più verdi e più intelligenti.

A proposito di Yinchi

Shandong Yinchi Environmental Protection Equipment Co., Ltd.(Yinchi) è specializzato in avanzatosistemi di trasporto pneumaticoe soluzioni di gestione dei materiali sfusi. I nostri progetti guidati da R&D garantiscono prestazioni a basse efficienti e basse efficienti nei settori.

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