散装水泥运输车吹卸效率探究

2003 1　专用汽车　SpecialPurposeVehicle 15

散装水泥运输车吹卸效率探究

韩万喜

(唐山专用汽车制造有限公司　湖北唐山　063000)

摘　要:通过理论分析探究了散装水泥运输车吹卸效率与气灰混合比的关系,应用流体力学推导出吹卸效率计算公式,提出了优化设计气卸散装水泥运输车的意见。

关键词:散装水泥车　吹卸效率　设计

中图分类号:U46916+5102　文献标识码:A　文章编号:100420226(2003)0120015203

Researchof

Uxi

AbstractofathoroughinquirytherelationbetweentheUnloadingefficiencyandgas2ce2mentcommercialofthebulk2cementdeliverytanker.Applyfluidmechanicstogettheexpressionsofunloadingefficien2cy,putforwardopinionofoptimizeengineeredthebulk2cementdeliverytanker.

Keywords　thebulk2cementdeliverytanker;theunloadingefficiency;design

随着我国水泥行业的飞速发展,气卸散装水泥

车得到了广泛应用,水泥散装事业得到了蓬勃发展。但是散装水泥车的卸料速度直接影响着运输效率、能源节约、汽车寿命以及经济效益。下面就散装水泥车卸料速度和结构优化设计进行探讨。1　水泥吹卸效率和气灰混合比的关系111　预先假定所选用的空气压缩机能提供稳定的压缩空气,保证水泥罐在卸灰过程中保持2个大气压,且空气压缩机排量稳定均匀无波动。取罐体进气管入口截面进行分析。

G气与G灰———排出压缩空气和水泥的质量

ρ——排出的压缩空气的密度气—

ρ——排出的水泥密度灰—∵气灰混合质量比

m=

ρG气V出气气

=G灰V灰ρ灰

ρ灰

∴V出气=mV灰ρ

气

将上式代入(1)式,将两端除以时间t,则:

进气灰+=ρttρ气灰

上式左端

图1　水泥吹卸过程中罐体内气体状态示意图

进气

为单位时间进气量,其值为空压机额t

G灰

为单位时间水泥流量即吹卸t

定排气量C。右端效率Q。

如图1所示,在水泥吹卸过程中若要维持罐体内气压不变,就要保证进入罐体的物质体积不变。也就是说,在一定时间内空气机排入罐体内的压缩空气体积V进气等于罐体出料口排出的压缩空气的体积V出气与排出水泥的体积V

灰之和。即:

V进气=V出气+V灰

∴C=Qρ+ρ

气灰

m=

ρ气气-ρQ灰

(2)

(1)(2)式为在空压机为额定排气量C时吹卸效率Q与

式中:

V出气=

气灰质量比m的关系式。

　V灰=ρρ气灰

G气

G灰

112　吹卸效率计算公式

根据流体力学气力输送原理,水泥吹卸过程中

收稿日期:2002209219

作者简介:韩万喜,男,1968年出生,工程师,从事专用汽车设计工作。

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所需的能量(由空压机提供)由水泥在输送管路中获得的动能、势能和摩擦阻力损失三部分组成。即:

p=ρ gh+

韩万喜:散装水泥运输车吹卸效率探究

2　影响吹卸效率的因素

由(4)式吹灰效率的计算公式可知影响吹卸效

2

ω +Δpf2

式中:p———空压机额定压力

ρ ———气灰混合物的平均密度

ω ———气灰混合物的平均流速

g———重力加速度h———吹气管路垂直高度

率的因素有:

a1空压机额定压力p和排气量C;b1水泥密度ρ灰;

c1管路直径d;

d1吹卸管路水平长度l和垂直高度h;

ζ;e1管路各局部结构的阻力系数∑f1管路材料的摩擦阻力系数λl和λh;

又:

Δpf=Δp沿程+Δp局部

=λL

λ2

2+h +d2d2

ξω ∑2

2

∴p=ρ gh+

λL+λhh

1+22

ω3 λ式中:λ—l、h—

ξ———管路的局部结构阻力系数

d———管路直径

L———吹气管道水平长度

气灰气灰

=

V出气+V灰气灰

通过计算分析及实验得出影响吹灰效率的主要

因素:空压机排量的选择、流态化元311在水泥吹卸过程中,水泥和空气混合,水泥颗粒是靠高速空气流来抵抗其重力而保持悬浮流动的。采用较低排气量的空压机,气流速度低,对吹灰不利,必须通过实验测得所需的超过水泥颗粒极限降落速度的气流速度。31112　空压机排气量应保证罐体内流化床单位面积上最低透气量的要求,使水泥形成流化状态,流向出料口。31113　由于运输市场的要求,散装水泥车的装载质量不断增大,罐体容积相应的增加,若要达到吹灰压力,采用低排量空压机会造成吹卸前加压时间过长,增加油耗,影响经济性能。因此依据散装水泥车的装载吨位选择合适排气量的空压机是非常必要的。312　罐体流化床的设计

气卸罐式散装车罐体流化床是气卸散装水泥车的核心部分,也是卸灰时保证水泥流态化的重要部件。其设计合理性决定着散装水泥车性能的优劣。其结构选择既要保证水泥流态化又要兼顾罐体可利用的有效空间。其结构主要由滑料板(侧流板)、多孔板、流态化元件、气室和气室壳体组成。其要求是:滑料板的余面光滑平整,倾角略大于水泥安息角(40°)一般取42°～50°

。下气室在滑料板的两端开4

ρ∵ =

+

ρρ气灰

将m=

G气

代入上式整理得:G灰

ρ =

(m+1)ρ气ρ灰

ρm灰+ρ气

将(2)式代入上式整理得:

ρ =ρ气+Q

又:

V出气+V灰

V进气ω ===

ttSS

ρ灰ρ气

Cp灰

式中:S———输送管路截面

ω将ρ 、

代入(3)式:

2p=ρ气+Q

ρ灰ρ气

Cρ

灰

2gh+1+

λLL+λhh

d

+

∑

++

2

S

2

2

S

2

将上式整理得:

Q=

C2p-ρρ气2gh+灰

1+1+

λL+λh

d

∑

(ρ灰-ρ气)2gh+

λλ(4)

(4)式为吹灰效率的计算公式。

个孔,使气体在滑料板上分布均匀,以保证流化床正

常工作。由于气体从罐体的中部进入,所以孔不能开在滑料板的中间部位,以防止气体直吹多孔板的局部,造成布气不均,影响水泥流态化。滑料板与罐壳以焊接方式连接。多孔板应具有良好的透气性和足够的强度,多孔板的孔要均匀分布,孔径约20mm,孔与孔间距20～30mm,流化床与水平面倾角为10°～20°,此角度越大,卸料越快,剩料越少。但角度过大会使罐体内空间损失增加,(下转第33页)

庞维龙等:压缩天然气运输半挂车的振动测试与分析 33

图6表示新奥大瓶车垂直振动传输比,同仓内汇总管与框架的相对比值。在1～10Hz区间内,比值非常接近1。由此证明配件管路的上下相对运动量非常小。

图7表示美国进口大瓶车同仓内汇总管与框架的相对比值。在频率1～3Hz区间内,比值达到2;在频率6Hz时比值达到20,也就是说两个检测点的相对振动在6Hz(每秒振动6次)时相差20倍。313　纵向振动传输比

纵向振动传输比可以表示管束与机体的相对振动。图8表明美国进口大瓶车与新奥大瓶车对比值。在3～4Hz区间内,

美国进口车优于国产新奥车;其他区间,国产新奥车全部优于美国进口车。4　整改措施

通过振动测试分析,在质量,下几个方面的改进a1提高汇总管的整体强度,可以把汇总管的几何尺寸增大;

(上接第16页)所以要选择合适的角度,根据经验一

图8CNG运输半挂车

c1气体排空用接管的固定方式应做进一步的改进,如改变缓冲件的材质;

d1减小牵引车鞍座的承载重量,可以适量增大半挂车的后悬尺寸到2250mm。

般取12°。多孔板以焊接方式连在滑料板上,流态化元件(帆布)用压条紧固在多孔板上。313　流态化元件选择

流态化元件是流化床的一个重要组成部分,也是气卸散装水泥车的一个关键性部件。既要求它具有良好的透气性,又要求它有一定的透气阻力,使罐内产生一定压力差保证水泥的良好流态化。流态化元件不应采用棉织物,棉织物易潮、易破损、易积存污垢,选用化纤织物效果会更好。314

　气管路的合理设计

气管路设计合理与否,也影响着卸料能力。散灰车在卸料时,压缩空气的压力损失主要由三部分组成:一是输气系统的阻力;二是流化床为使水泥流态化而引起的压力降;三是克服卸料管道的摩擦阻力使水泥正常输送。因此减少输送系统的阻力是设计的关键所在,针对弯头多、走向乱、距离长和摩擦阻力大等缺陷应加以改进。

压缩管路系统是由空压机、进气管路、止回阀、外接气源、安全阀、二次风进气管路、放气阀、压力表等部分组成。进气管道安装在罐体左侧,如图2。止回阀主要防止卸料过程空气倒流进入空压机,或罐体内气体倒流产生压力差使流化床变形;安全阀的开启压力调到略大于卸料工作压力,当回路压力

图2　进气管道安装示意图

11空压机　21进气管路　31止回阀　41外接气源球阀51放气球阀　61安全阀　71压力表　81二次风止回阀

　91进气球阀　101

二次风管路　111二次风球阀

达至此值时,安全阀开启,排出压缩空气,降低回路

压力;出料口上有二次风接头与进气管道相通,它的作用是调节水泥与空气的混合比。如果进入卸料口的空气量大,水泥和空气混合比降低,输送距离及高度增大,卸料时间将增长。反之,如果送入的空气量不够,混合比升高,带出水泥的速度下降,容易发生堵塞。将二次风球阀在卸料过程中调到最佳开度,可使罐内水泥在最短时间内卸出。二次风球阀的另一个作用是清理出料口的杂物,保持卸料管道的畅通。

总之,为了提高散装水泥车性能指标,优化散装水泥车的设计,需要我们不断探索,积累经验,提高我们的工艺水平和设计水平,使产品更加完美。

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