基于稳定流量可调式拉伐尔管的压力临界比研究.pdf

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1、基于稳定流量可调式拉伐尔管的压力临界比研究焦冬梅青岛科技大学机电工程学院青岛266061摘要：对气力输送系统设计的可调式拉伐尔管的压力临界比进行了数值模拟和试验验证，试验结果和数值模拟结果一致，表明可调式拉伐尔管的工作状态完全处于临界状态下，可以起到稳流的作用。并提出了下一步的研究重点。关键词：气力输送；气量控制；可调式拉伐尔管；有限元模拟中图分类号：TH232文献标识码：A文章编号：1001—0785(2010)07—0069一o4Abstract：Numericalsimulationandexperim

2、entalvalidationiscarriedouttothecriticalpressureratiooftheadjusta—bleLAVALnozzledesignedforpneumaticconveyingsystem，andtheresuhsoftheexperimentareconsistentwiththoseofthenumericalsimulation，indicatingthattheadjustableLAVALnozzleoperatescompleteundercritical

3、state，whichp1aysaroleinsteadyflow．Inaddition，furtherresearchprioritiesareputforward．Keywords：pneumaticconveying；airvolumecontrol；adjustableLAVALnozzle；finiteelementsimulation口压力。这种调节方式将造成上游压力变动，导1前言致脉冲现象，对于内衬橡胶管的输送管道，容易在橡胶行业，由于气力输送系统输送炭黑具发生涨破管道的事故。有安全性高，车间卫

4、生条件好，灰尘、粉尘不易基于此需要对固定式拉伐尔管加以改进，设外扬，对工作人员的身体危害小等优点，正逐步计一种在输送压力波动的情况下，仍可以为气力被广泛采用。气力输送中的参数均与气量有直接输送提供稳定流量的节能气量调节元件，即可调或间接关系，研究气量控制是优化气力输送系统式拉伐尔管。可对不同物性的炭黑、不同的料气的重要着手点。国内的气力输送系统大多采用减比(局部料气比)以及输送的不同阶段，供给不压阀或压力比例调节阀与固定式拉伐尔管的组合同的气量，以达到按料控制、按阶段控制以及实形式来进行气量调节。该管被广泛采

5、用的原因是时控制气量的目的¨。国外对可调式拉伐尔管已气流在拉伐尔管喉部达到音速时产生的扼流效应，有研究，但相关参数均予以保密，国内很难吸收该效应可在气力输送过程中起到稳流作用，此时和利用。的状态也被称为临界状态。对于固定式拉伐尔管可调式拉伐尔管以固定式拉伐尔管为基础，压力临界比值可以达到0．85～0．9。当背压与入口配合调节装置组成(见图1)，目的在于充分利用压力之比低于拉伐尔管的临界值时，流量稳定，固定式拉伐尔管的优点。在人口压力稳定的情况这时流量只和上游压力、温度有关。下，通过改变调节杆的位置来改变流量。

6、由连续但是固定式拉伐尔管具有以下主要缺陷：方程可知，当调节杆和拉伐尔管的喉径所形成的(1)在供给压力一定的情况下只能提供恒定气量；可调拉伐尔管的喉径(环状)处气流速度达到音(2)虽然可以通过和比例调节阀搭配使用，利用速时，也就是在管道的最小截面处气速达到音速调节压力的方法来调节气力输送供给气量，但会时，喉径处气流量与任何截面处气流量均相等，导致成本过高和压力不稳等缺点；(3)在输送管所以通过整个管道的流量不再变化。利用此性质，道有堵塞趋势时，由于无法增大气量，背压将不在工程实际中改变调节杆的位移调节喉径大小，

7、断升高，导致固定式拉伐尔管的工作状态不再处获得所需要的不同流量。在此设计中，由于斜管于临界状态，从而失去稳流作用。为了改变气量中的来流速度矢量和轴向方向成一角度，所以存只有通过减压阀或压力比例调节阀来改变管的进在气流湍动，且角度越大其湍动越严重。通过有《起重运输机械》2010(7)一69—限元模拟，可以知道在稳定状态下，对气流湍动时，输送过程进口压力为0．4MPa，出口压力为的影响在夹角为45。时最小。角度太小，则斜管0．35MPa时，可调式拉伐尔管中的速度场如图3和拉伐尔管的接触面积过大，影响到连接部分的所

8、示。从图3可以看出，在该压力条件下(压力长度。比为0．875)，可调式拉伐尔管的喉部并未达到音速。在此状态下，可调式拉伐尔管起不到稳流的作用，需要降低可调式拉伐尔管的出I：1压力，即此可调式拉伐尔管不宜用于压力损失高于0．35MPa的气力输送系统。图1可调式拉伐尔管结构示意图对于改进后的拉伐尔管，必须重新确定压力临界比值，使料流处在临界状态下，起到稳流图3进口压力0．4MPa、出口压力0．35MPa