粉体料仓的设计

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1、粉体料仓的设计李志义王淑兰丁信伟大连理工大学大连H6012摘要介绍了料仓设计的基本方法，包括流型选择、流型设计以及卸料口尺寸的确定方法等，最后给出一个应用实例。矢键词料仓流型卸料口中图分类号TQ24919文献标识码A文章编号1006-7906（1999）04-0011-051引言料仓是化工生产的重要设备，它不仅用作储存工艺粉体物料（原料、产品、中间产品等）和辅助物料（如催化剂等），而且用作均化物料性能、平衡工艺物流以及事故情况下的物料紧急存放等。早在30年代，人们就已经重视料仓的设计问题I在70〜80年代取得了许多具有实用价值的研

2、究成果。尽管这些成果还不能解决料仓设计的一些特歼问题（如偏心流动等），却形成了料仓设计基础。扼此设计的料仓，应能满足一般工艺操作需要。然投入使用的料仓至今仍屡见流动难问题，其原因主雯有两个：一是设计者重视不够，将料仓与常压液体贮罐同等对待；二是缺乏必要的设计参考资料。a有的关于料仓设计的研究成果,基本上分散在不同的出版物上，缺乏系统性；这些研究成果大都具有很强的针対性，缺乏通用性；由于粉体流动问题本身的复杂性，有些结果尚有争议，缺乏定论。氏此，设计者在利用这些结果时，有时觉得局限性很大。料仓设计首先要解决的问题是流型选择，然后是确

3、定一个合适的料斗半顶角，以实现所选择的流型。对于整体流和中心流料仓，要分别确定合适笊卸料口尺寸，以防止因形成粘性拱（又称架桥）或管流（又称鼠洞）等，造成无法卸料或喷泻等问题。本文根据现有的研究成果和设计经验，就此问【作者简介】李志义，男，1959年3月生，1981年毕业于大连理工大学化工机械专业，工学博士，教授，现主要从事化工装备技术的教学与科研工作。【收稿日期】1999-04-22修回日期：1999-08-01题作一简介。2料仓流型的选择料仓有两种基本流型：整体流和中心流。在整体流料仓屮，卸料时料仓屮的所有物料同时向卸料口流动

4、（参见图la）;在中心流料仓中，流动的物料只限于料仓屮心的“漏斗”区，其周围则为流动'死区”（参见图lb）。表1给出了这两种流型料仓的优缺点比较，及其各自的适用场合o图2给出了料仓流型选择需要考虑的问题。a整体流b中心流图1料仓的基本流型图2料仓流型选择需考虑的问题采用於休流料仓釆用屮心#:料仓不均匀流速的波动会引起仓内压力（动压力:的变化，流动区与死区物料密度存在差异。适用丁对卸料量无需计量和控制的场合。表1整体流和中心流料仓的基本特性及适用场合比较项目整体流中心流卸料速率稳定不会出现管流、喷泻等不稳定流动状态。适用于需对卸料量

5、进行计量和控制的场合。不稳定会出现管流.喷泻等不稳定流动状态，卸料速率变化很大。适用于对卸料量无严格要求的场合。均匀仓内压力波动小，物料仓存时间基本相卸料密度同，卸料口处物料密度基本保持一致。适用于通过卸料速率来控制卸料量的场合O卸料顺序仓存时间一致原因及适用场合同上O先进先岀物料同时向卸料口流动，料位均匀下降，物料的仓存时间基本一致。适用于对料位需要计量和控制，以及仓存时间会对物料性质有较大影响的场合。先进后出料仓中心形成一个“漏斗”形流区,其周围为流动“死区”，流动区物料即进即出，死区物料最后卸出。适用于仓存时间对物料性质影

6、响较小的场合。不一致原因及适用场合同上。较严重卸料时的中心漏斗流会加剧物料离析。适用于物料粒度分散较小或对粒度分散无严格耍求的场合。不严垂即使进料时因粒度分散造成离析，但在卸离析程度料时因蔡体流动，同一料位上的渗混过程，使物料离析减小或消除。适用于物料粒度分散较大的场合。料仓造价较高料斗半顶角较小，使密个料仓高度増加同时增加了进料系统的费用。适用于安装高度不啜限制的场合。较低料斗半顶角较大，可减小料仓总体高度,节省空间，降低造价。适用于安装空间受限制的场合。料仓寿命较短内壁因受物料流动的冲刷「壁厚不断减薄。适用于物料较软的场合。较

7、长流动区仅在料仓的屮部，物料不直接冲刷内壁呦。适用于物料较坚硕的场合。通用性差针对某一物料设计的鉴体流料仓，-•般才适用于其他物料，除非对料仓流型没有要求。因止经济性较差。好可用于储存不同物料，允许标准化、系列化设计。因此经济性较好。3料仓流型的设计料仓流型设计，就是根据仓存物料的特性（有效内摩擦角》和壁面摩擦角0）,确定出一个料斗半顶角Q（参见图3）o图3料仓的几何结构对于圆锥形料斗，保持整体流所需的最大半顶角为I:*丄2（180"・1剪oosCp+krcsin（删打J）对于楔形料斗，可曲如下经验公式确定整体流最大半顶角2：3

8、175XI101(010-3)巾(厂e001725(®"式中：(p<6-3式（1）和式（2）中所有角度量的单位为度。其中有效内摩擦角》和壁面摩擦角卩可由试验确定'o利用图4和图5也可得出与式（1）和式（2）相同的结果。图4用于圆锥形料斗，图5用于楔