氣力輸送系統中彎管耐磨性的研究

方誌

摘 要：在氣力輸送系統在多個領域得到廣泛應用的同時，系統彎管磨損問題也引起了人們的關注。基于這種情況，本文對氣力輸送系統中彎管的磨損機理進行了分析，然后對系統彎管耐磨性的影響因素和增強方法展開了研究，以期為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：氣力輸送系統；彎管；耐磨性

中圖分類號：TQ022 文獻標識碼：A

不同于其他輸送設備，氣力輸送系統依靠空氣進行能量傳遞，從而實現物料的傳送。而采取該種能量傳遞方式，則使物料擁有了一定的移動速度，所以容易在通過彎管的過程中與內壁發生碰撞和摩擦，進而導致彎管耐磨性受到影響。因此，相關人員還應加強氣力輸送系統的彎管耐磨性研究，以便尋求方法增強彎管耐磨性，繼而使系統的運行更加可靠。

1.氣力輸送系統中彎管的磨損機理

在氣力輸送系統中，被輸送的物料將在氣流推力和自身重力的作用下通過彎管。但在通過時，由于物料運動方向將遭到改變，所以其將與彎管發生數次碰撞，從而導致管壁遭到磨損。從有關試驗結果來看，在大曲率半徑彎管中，物料將與管壁發生猛烈撞擊，并產生較多沖擊點，彎頭處則會出現類似磨出的凹坑。在短曲率半徑彎管中，由于轉彎處將堆積大量物料，所以能夠減少物料對管壁的沖擊，進而使管內壁得到保護。另外，由于貼近管內壁的物料流動速度會有所減緩，因此管壁的磨損也將得到減弱。由此可見，在氣力輸送系統中，彎管磨損主要是由物料的摩擦磨損和沖擊磨損構成。

2.氣力輸送系統中彎管耐磨性研究

2.1 影響彎管耐磨性的因素。為研究彎管耐磨性，還要對氣力輸送系統中彎管磨損所受的內外因素展開分析。其中，外部因素主要包含氣流速度、料氣比和物料物性，內部因素則包含彎管結構和內壁粗糙度。

2.1.1 外部因素。在其他條件相同的情況下，想要減少彎管磨損，還要改變物料撞擊角和碰撞避免的速度。而粒子的速度越大，就會產生更多的摩擦或撞擊能量，從而導致彎管嚴重磨損。如果氣流速度過低，物料就會在彎管中沉積，進而導致管道堵塞。在氣力輸送系統中，可認為磨損量與輸送氣流速度的3次方成正比，所以氣流越大，物料與管道的接觸頻率也就越高，形成的接觸壓力也越大，從而導致彎管磨損越快。而料氣比為物料質量與輸送物料所消耗的空氣質量的比值。在料氣比較大的情況下，物料與管壁的碰撞或摩擦次數就越多，從而導致管壁遭到嚴重磨損。此外，物料的物性也會影響彎管的磨損。比如在物料擁有較大顆粒粒徑或硬度較大，彎管磨損就越嚴重。

2.1.2 內部因素。從彎管設計角度來看，彎管結構與內壁粗糙度都會對彎管的磨損產生影響。首先，在彎管曲率半徑與管道直徑的比值較大的情況下，物料容易在通過彎管時在內壁上彈跳，從而導致其與彎管劇烈碰撞，并使物料運動方向發生改變。發生這種碰撞，將導致物料破碎，并產生能量損失，進而導致彎管形成磨損點。如果彎管曲率半徑較小，則能夠減少能量損失，進而使彎管的磨損得到減輕。其次，在彎管內壁具有較大粗糙度的情況下，彎管內部將產生較大的摩擦阻力。所以在物料通過的過程中，將消耗較大的能量，進而導致彎管磨損嚴重。再者，在彎管具有較小管徑的條件下，氣流將受到較大的阻力，物料通過同樣需要耗費較大能量，進而導致彎管磨損更加嚴重。此外，在彎管彎曲角較大的情況下，物料通過彎管需要更長時間，消耗的能量也更大，因此將導致彎管磨損嚴重。

2.2 增強彎管耐磨性的方法。結合影響彎管耐磨性的因素，可以采取相應的措施增強彎管的耐磨性。首先，在彎管選材方面，還應選擇耐磨的材料，如金屬陶瓷復合材料，從而使彎管內壁的粗糙度得到降低，進而使彎管的磨損得到有效減少。而在磨損顯著的彎頭處，還應進行容易更換的襯板的附加，或是增加該部位的厚度。如果使用圓管，可以使用厚壁鋼管或鋼板進行彎管的焊接。為方便更換，通常會使用長方形斷面管段。其次，在彎管結構設計方面，還應實現合理設計。如果采用長半徑彎頭，就要將彎管設計成由一個彎管疊套另一個彎管的結構，然后利用水泥砂漿進行彎管間的孔隙填充，從而使彎管的使用壽命得到延長。在彎頭形狀設計方面，可以采用橢圓形彎頭、球形彎頭或一端不通的T型彎頭。采取這些形狀，能夠使彎管部分的流通斷面得到增大，從而使物料在彎管處停滯，繼而使物料間的相互沖撞得到減少。在橢圓形彎頭中，物料進入到放大空間后就會先擴散然后收縮，并形成流動死區，因此不會直接接觸內壁。此外，如果采用短半徑彎頭，同樣也會形成一個物料堆積區，但是卻不會出現“空腔”，所以能夠在預防磨損的同時，減少“返料”情況的發生。從有關研究結果來看，相較于長半徑彎頭，短半徑彎頭的耐磨性明顯更好，但稍弱差于T型管彎頭。

結論

彎管的使用，能夠使氣力輸送系統管道更具靈活性，但是也導致了系統容易出現彎管磨損、物料受損和壓力降增加等情況。加強彎管磨損機理和影響因素的分析，并采取有效措施增強彎管耐磨性，則能使這些情況得到改善。因此，相信本文對氣力輸送系統中彎管耐磨性展開的研究，可以為相關工作的開展帶來啟示。

參考文獻

[1]王中營，武文斌，曹憲周.糧食顆粒對輸送管道的磨損機理分析及解決措施[J].糧食與飼料工業，2013（10）：12-15.