如何确定气力输送系统中的气固比？

确定气力输送系统中的 **气固比（G/S，物料质量流量与空气质量流量的比值）

** 是系统设计的核心步骤，需综合考虑物料特性、输送方式、系统工况及设备能力。以下是具体方法和步骤：

 ### **一、基于物料特性的基础原则** 

#### 1. **颗粒物理性质** - **粒径与密度**： - **小粒径、低密度物料**（如塑料粉末、粉煤灰）：流动性好，可采用 **高G/S**（密相输送，G/S=20~100），减少空气消耗；

 - **大粒径、高密度物料**（如金属颗粒、矿石）：需更多空气悬浮，采用 **低G/S**（稀相输送，G/S=5~20），避免沉积堵塞。 - **流动性与吸湿性**： - 流动性差或易结块的物料（如潮湿粉末）

：降低G/S（避免浓度过高导致堵塞）； - 流动性**的物料（如干燥PVC颗粒）：可适当提高G/S（提升输送效率）。

 #### 2. **堆积密度（ρ_s）** - 直接影响浓度上限：堆积密度越高（如金属颗粒ρ_s>2000 kg/m³），相同体积内可输送的物料质量越大，G/S理论上可更高，但需匹配足够的气速以克服重力。

 ### **二、按输送类型选择典型范围**

 #### 1. **稀相输送（物料悬浮态）** - **适用场景**：短距离（<100m）、中小输送量、颗粒/粉末流动性好。 - **G/S范围**：5~30（通常负压系统G/S=5~15，正压系统G/S=10~30）。 

 - **特点**：气速高（15~30m/s），系统压力低（正压<0.3MPa，负压>-0.06MPa），对管道磨损较大。 

 #### 2. **密相输送（栓流或集团流动）** - **适用场景**：长距离（>100m）、大输送量、需保护物料（如避免破碎）。 - **G/S范围**：20~100（气锁阀式G/S=20~50，仓式泵G/S=50~100）。 - **特点**：气速低（5~15m/s），系统压力高（正压0.3~1.0MPa），需防堵塞设计。

 ### **三、参考行业经验数据与公式** 

#### 1. **行业常用气固比表** | **物料类型** | 稀相输送（G/S） | 密相输送（G/S） | 典型应用场景 | |----------------------|-----------------|-----------------|----------------------| | 塑料颗粒（PE/PP） | 5~20 | 20~50 | 注塑厂原料输送 | | 塑料粉末（PVC/ABS） | 3~15 | 15~80 | 管材生产线配料 | | 谷物/食品颗粒 | 8~25 | 25~60 | 粮油加工 | | 矿物粉末（碳酸钙） | 2~10 | 10~100 | 建材行业粉料输送 | | 煤粉 | 10~30 | 30~80 | 电厂燃料输送 | 

#### 2. **经验公式关联** - **固气比（R=G/S）与体积浓度（C_v）关系**： \[ R = \frac{C_v \cdot \rho_s}{\rho_a} \] 其中：\( \rho_a \) 为空气密度（kg/m³），\( \rho_s \) 为物料堆积密度（kg/m³），\( C_v \) 为体积浓度（稀相0.1~0.3，密相0.4~0.8）。 - **通过*小悬浮速度（v_min）估算**： 气速需≥\( v_min \)，此时*低G/S对应刚好悬浮物料，实际设计中需在此基础上增加20%~30%裕量。

 ### **四、结合系统工况的设计优化** #### 1. **输送距离与压力限制** - **短距离**：可采用较低G/S（减少风机功率）； - **长距离/高扬程**：需提高G/S（减少空气体积流量，降低管道尺寸和压降），但需确保压力设备（如压缩机）能提供足够压力（例如G/S=50时，正压系统可能需0.6MPa以上）。

 #### 2. **能耗与效率平衡** - **低G/S**：空气消耗大，风机能耗高，但系统稳定性好（不易堵管）； - **高G/S**：空气消耗小，节能，但需更高输送压力，且对物料均匀性要求高（避免局部浓度过高）。 

 #### 3. **设备兼容性** - **风机/压缩机选型**：额定流量和压力需满足G/S对应的空气需求（如G/S=30时，1000 kg/h物料需空气流量 \( Q_m = \frac{1000}{30 \times 1.2} \approx 27.8 m³/h \)）；

 - **管道直径**：高G/S对应低气速，可选用小管径（如DN50~100），反之需增大管径（如DN150~300）。

 ### **五、试验调试与动态优化**

 #### 1. **现场调试步骤** 1. **初始设定**：按物料类型选取G/S中间值（如塑料颗粒稀相取G/S=15）； 2. **逐步调整**： - 增加物料供给，观察压力变化：若管道压降骤升，说明G/S过高（需降低）；

 - 降低气速（即减少空气流量），若物料沉积堵塞，说明G/S超过临界值（需降低或提高气速）； 3. **记录*佳状态**：稳定运行时的压力、气速、物料流量，计算实际G/S。

 #### 2. **传感器实时监测** - **质量流量计**：直接测量空气和物料流量，计算实时G/S； - **压力传感器**：监测管道压降，压降与G/S正相关（经验公式：\( \Delta P \propto G/S \cdot L \)，L为管道长度），

异常压降提示G/S不合理。

 ### **六、注意事项** 1. **避免极端值**： - G/S过低：物料悬浮不充分，沉积磨损管道； - G/S过高：形成栓流堵塞，或超过设备压力上限（如仓式泵*大填充率限制）。

 2. **物料变化应对**： - 当物料批次更换（如粒径、湿度变化），需重新测试G/S，必要时调整风机频率或补气阀开度。

 3. ****裕量**： - 设计时预留10%~20%的G/S调节范围，适应工况波动（如温度变化导致空气密度改变）。 ### **总结：确定气固比的流程** 

 1. **分析物料特性**：粒径、密度、流动性、堆积密度；

 2. **选择输送类型**：稀相（低G/S）或密相（高G/S）； 

 3. **参考行业数据**：从经验表中选取初始G/S范围；

 4. **结合系统参数**：计算匹配的空气流量、压力、管径；

 5. **现场调试优化**：通过试验确定*佳G/S，确保无堵塞、低能耗；

 6. **动态监控调整**：利用传感器实时优化，适应工况变化。 通过以上方法，

可在保证输送稳定性的前提下，*大化系统效率并降低能耗。