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白炭黑（silica）气力输送系统的设计及实验研究

作　者: 宫莉莉
导　师: 李志华
学　校: 青岛科技大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 气力输送白炭黑密相设计实验
分类号: TQ127.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

物料的气力输送,就是利用气体在管道内流动来输送物料的输送方法。气体的流动直接给输送管内的被输送物料提供移动所需的能量,使物料由一个位置移动到另一个位置。它具有输送效率较高,设备构造简单,维修管理方便,易于实现自动化以及有利于环境保护等优点。在轮胎中,白炭黑(silica)主要用作子午线轮胎胎面和与织物及钢丝帘线粘合的胶料。由于白炭黑在减少轮胎滚动阻力方面的优势非常明显,这种非炭黑填料在轮胎中的应用正在不断增加。由于白炭黑颗粒细、密度小,极易飞扬而污染环境和影响操作人员的健康,白炭黑的气力输送技术研究显得尤为重要。鉴于此,本文对白炭黑的气力输送机理进行了分析探讨,并专门针对白炭黑的特性设计了一套白炭黑密相气力输送系统并对之进行了实验验证。本文对气力输送的各种基本形式、工作原理进行了分析对比,对气固两相流的悬浮理论进行了研究。结合白炭黑的物理化学性质及其对气力输送的影响关系提出了高压低速密相气力输送的输送方案。本文设计了一整套白炭黑高压低速密相气力输送实验系统。从系统的工艺流程到设备的整体布置都为白炭黑气力输送技术的研究给予了充分的考虑。完成了包括气源设备、解包除尘装置、发送装置、输送管道、二位三通分配阀、除尘器、贮仓、白炭黑秤和控制装置等主要部件的设计与选型工作;并对输送空气量、输送管道直径、输送管道压力损失以及气源压力等主要设计参数进行了计算。为了验证所设计系统的合理性和可靠性,系统在安装调试完毕后作为实验对象进行了输送实验研究。从输送时间、气体流量、固体质量流量、输送能力、输送气速、料气比、沿程压损等方面进行了白炭黑输送实验,输送效果达到了预期目标。另外,把MATLAB神经网络系统引入了白炭黑气力输送系统设计中,并以其为研究手段,对白炭黑输送过程中水平管道产生的压损进行了预测,经研究发现压损实验值和预测值的相对误差小,达到了比较好的效果。最后对白炭黑气力输送过程中常常出现的三个问题:管道的堵塞、管道的磨损、系统的节能进行了初步的探讨,并提出合理可行的解决方案。通过实验结果认为,文中提出的计算公式是正确的,设计的输送系统稍加完善即可推广应用,与白炭黑特性接近的其它物料也可以据此进行设计计算。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
1 绪论  12-19
  1.1 气力输送综述  12-14
  1.2 气力输送研究的发展  14
  1.3 人工神经网络概述  14-16
  1.4 课题研究背景及意义  16-17
  1.5 课题研究内容与研究目的  17-19
2 白炭黑气力输送的基本理论及主要参数  19-34
  2.1 白炭黑气力输送型式的选取  19-22
    2.1.1 气力输送的基本型式  19-21
    2.1.2 白炭黑气力输送型式的选取  21-22
  2.2 白炭黑的基本性质  22-29
    2.2.1 白炭黑的物理性质  23-25
    2.2.2 白炭黑的静力学性质  25-27
    2.2.3 白炭黑的动力学性质  27-28
    2.2.4 小结  28-29
  2.3 气固两相流的悬浮理论  29-34
    2.3.1 物料的悬浮机理  29-30
    2.3.2 物料在垂直输送管中的运动状态  30
    2.3.3 物料在水平输料管中的运动状态  30-31
    2.3.4 管道中物料流动状态  31-33
    2.3.5 小结  33-34
3 白炭黑气力输送系统的设计  34-65
  3.1 白炭黑气力输送系统基本参数的确定及工艺流程设计  34-39
    3.1.1 基本参数的确定  34-37
    3.1.2 白炭黑气力输送系统工艺流程设计  37-39
  3.2 白炭黑气力输送系统主要部件的设计与选型  39-58
    3.2.1 气源设备  40-42
    3.2.2 解包除尘装置  42-43
    3.2.3 发送装置  43-46
    3.2.4 输送管道  46-49
    3.2.5 二位三通分配阀  49-50
    3.2.6 除尘器  50-52
    3.2.7 贮仓  52-55
    3.2.8 白炭黑秤  55-56
    3.2.9 控制装置  56-58
  3.3 白炭黑气力输送主要参数的设计与计算  58-63
    3.3.1 输送空气量计算  58
    3.3.2 输送管道直径的计算  58-59
    3.3.3 输送管道压力损失的计算  59-63
    3.3.4 气源压力计算  63
  3.4 小结  63-65
4 白炭黑气力输送的实验研究  65-75
  4.1 实验设备及仪表  65-66
  4.2 实验材料  66-67
  4.3 实验目的  67
  4.4 实验方法、步骤  67-68
  4.5 实验数据分析  68-74
    4.5.1 输送参数的合理选择  69-70
    4.5.2 密相气力输送基本理论的验证  70-74
  4.6 小结  74-75
5 白炭黑气力输送系统中水平管道压损的计算及预测  75-81
  5.1 几种常见的压损计算方法  75-78
    5.1.1 Weber 的计算方法  75
    5.1.2 经验公式法  75-76
    5.1.3 其它几种经验公式  76-77
    5.1.4 附加压损法  77-78
    5.1.5 压损比法  78
  5.2 BP 神经网络对白炭黑气力输送系统中水平管道压损的预测  78-80
  5.3 小结  80-81
6 白炭黑气力输送过程中存在问题的探讨  81-88
  6.1 白炭黑气力输送过程中的堵塞问题和防堵措施  81-83
  6.2 白炭黑气力输送过程中输送管道的磨损  83-84
  6.3 白炭黑气力输送系统的节能问题  84-87
  6.4 小结  87-88
7 总结与展望  88-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
攻读学位期间发表的学术论文目录  94-95

白炭黑（silica）气力输送系统的设计及实验研究

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