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1、高海拔地区风分器风选风机的选型探讨前言风分器是打叶复烤生产线实现叶梗分离的关键设备，其作用是将打叶后合格 的游离叶片与烟叶、含梗的叶片分离。风分效果的好坏直接影响打叶生产的各项 指标，风分效率越高，打后大中片率越高，碎叶率越低，梗中含叶率越低，出片 率越高，因此提高风分器风分效率对打叶复烤企业而言至关重要。风分的主要的原理是利用物料间或物料不同组分间悬浮速度的差异进行物 料分离。即悬浮速度小于气流速度的物料随气流上升，而悬浮速度大于气流速度 的物料落下来。在高海拔地区因为空气密度发生变化,不仅对风机性能产生影响， 同时会影响到风选效果。本文重点分析海拔高度和风分器风选效果和风机性能之 间的关系
2、，并提出在高海拔地区如何选择风选风机以保证风分效果。在打叶复烤设备选型时一般会在工作条件中，提出要求海拔高度应在2000m 之内，当海拔高度低于2000m时不对设备进行调整。但我们在实际操作中发现 海拔咼度对于风选风机影响非常明显，比如在云贵咼原地区，海拔咼度一般在 1200-2000m之间，风机选型如不进行调整，风选效果往往达不到设计要求，甚 至影响整线的技术指标。海拔咼度与风分器风选效果之间存在什么关系？风选风机型根据海拔咼度 如何调整？要想解决这些疑问首先要知道海拔高度对风力浮选的影响，首先我们 进行风分仓内烟叶风选受力分析：处于风分仓内的叶片和烟梗都受到垂直气流的作用，每一个单体都承受
3、着气 流的升力和自身的重力作用。要么在上升气流作用下飞升，要么在重力作用下沉 降，这种在运动方向上的差异即产生了分离效果。而当升力和重力相等时，单体 将在气流中表现为振荡的平衡状态，我们称此时的气流速度为悬浮速度。为了便于从理论上进行探讨，我们先假设叶片和烟梗的每一个单体都形同球 状、且质量分布均匀。根据牛顿定律LF=ma，做出受力分析如图：叶片受到三个力的作用一即重力Fg、浮力Fb和曳力FD,其中浮力Fb=(m/ps) pg，因空气密度与烟叶密度相比可以忽略，为简化计算此处浮力忽略。并建立方程：FD =mg- ma (1-1)式中m单体质量，kg；a单体运动加速度，m/S2 g重力加速度，9
4、.81m/S2 p空气密度kg/m3 ps固体颗粒密度kg/m3 当单体处于振荡平衡状态时，即升力等于重力则有a=0,因而得到FD =mg （1-2）必须指出的是当作用于单体的气流所产生的升力等于单体自身重力时，即为 确定县浮速度的先决条件。为了便于进一步分析，设讨论的物料为理想的球状单体。（1-3）式中d球径，m；C气流对单体做自由落体时的阻力系数，一般通过试验得到；A球体垂直于气流作用力最大横截面，A=0.785d2, m2 ；V， Vs空气和单体运动速度，m/s；根据公式（1-2）CAp （V-Vs）2/2g=nd3ps /6（1-4）当单体处于平衡状态时，其绝对速度Vs=0则有悬浮速度
5、Vf即为气流速度。 故将公式（1-4）整理得：=（1-5）由此公式可以看出烟叶的悬浮速度与空气密度的平方根成反比。即:随着空气密度逐渐变小，风分器需要的浮选风速就越高，风速与空气密 度的平方根成反比。众所周知随着地面海拔高度的增加，空气密度会不断降低，大气压力也随之 下降。大气压、空气密度与海拔高度的关系见下表：海拔高度（m）01 0002 0002 5003 000相对大气压力10.8810.7740.7240.677相对空气密度10.9030.8130.7700.730注：标准状态下大气压力为1,相对空气密度为1。从表中可以看出，海拔高度每升高1 000 m,相对大气压力大约降低12%,
6、空气密度降低约10%。举例说明：云南楚雄地区海拔高度在1800m左右，此时空气密度仅是平原 地区的0.83倍，风分器需要的浮选风速Vf就应是平原地区的1.1倍，即Vf需 要提咼10%。接下来我们来分析一下海拔高度对风选风机的影响，风选风机为风分器提供 动力，风机性能直接影响到风分器的分离效果。风机的主要特性参数有风量Q、全压P、功率N、转速n,这几个参数之间 存在以下关系：当密度不变时，存在以下关系：风量与转速成正比：Q1/Q2 = n1/n2(2-1)风压与转速的平方成正比：P1/P2 = (n1/n2) 2(2-2)功率与风量和风压的乘积成正比:N1/N2 = Q1/Q2P1/P2= (n
7、1/n2) 3 (2-3)这就是通常所说的风机比例定律。当空气密度改变时，存在以下关系：风量不变，风压与密度成正比：P1/P2 = (n1/n2) 2(pl/p2)(2-4)功率与与密度成正比：N1/N2 = (n1/n2) 3(p1/p2)(2-5)在高海拔地区，同样转速的风机风量不变，但提供的全压下降，风机运行的 功率也随之下降，即风机效率不会发生变化。根据前面分析我们知道随着空气密度逐渐变小，风分器需要的浮选风速就越 高，风速与空气密度的平方根成反比。在高海拔地区使用时，风选风速需要提高, 即风选风机的风量需要提高，提高风量与空气密度的平方根成反比。即风机风量 应提咼倍。同理根据式（2-
8、1）风选风机的转速应提高风机转速n应提高倍。风机在实际使用中具体工作状态还受到管道特性的影响，空气在管道中流动 时会产生两类阻力，一是空气和管壁间的摩擦所产生的摩擦阻力，另一种由于空 气经过管道发生方向或流速的变化以及产生涡流等原因造成的局部阻力。摩擦阻力一般按下式计算：Pa （2-5）单位长度圆形管道摩擦阻力也称为比摩阻简化为：/m （2-6）局部阻力一般按下式计算：不管是摩擦阻力还是局部阻力都与风速的平方成正比，与空气密度成正比：（2-7）我们在前面析到在高海拔地区，因空气稀薄，对于同样的烟叶风选风速需要 提高，风机风量也需要提高，带入上式（2-7）得：可见高海拔地区，虽然风量提高倍，但管道的阻力没有发生变化，即风机 需要提供与平原地区同样的全压，就能满足使用要求。此时根据式（2-3）风机功率N需要提高。以上是根据风机自身特性及风选要求进行的理论分析，除此之外，在高海拔 地区因空气稀薄，电机散热会受到影响，因此风机功率选型时还需要进一步放大。结论：根据以上的分析，我们在选择高海拔地区使用的风机时，需要对风机以下几 个参数进行调整：（1）风机风量Q应提咼倍（2）风机转速n应提咼倍（3）风机功率N应提咼倍
高海拔地区风分器风选风机的选型探讨
