碳酸鈣下注式粉體儲(chǔ)料倉(cāng)設(shè)計(jì)講解

1、碳酸鈣下注式粉體儲(chǔ)料倉(cāng)設(shè)計(jì)概述 21.1 定義 21.2 料倉(cāng)的分類 21.2.1 按儲(chǔ)存粉體物料的粒度分類 2.1.2.2 按料倉(cāng)的幾何尺寸分類 3.1.3 物料在料倉(cāng)中的基本流動(dòng)形式 41.3.1 漏斗流 4.1.3.2 整體流 5.1.4 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 61.5 料倉(cāng)常見故障 61.5.1 粉體偏析 7.1.5.2 粉體靜態(tài)拱 7.1.6 防止或減少粉體偏析、結(jié)拱的方法 81.6.1 防止偏析的措施 8.1.6.2 常用的破拱措施 9.二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 92.1 簡(jiǎn)介：料倉(cāng)的組成 92.1.1 筒倉(cāng) 9.2.1.3 閘門 1.1.2.2 粉體壓力計(jì)算計(jì)算原理 112.2.1 內(nèi)摩擦角 1.

2、12.2.2 壁摩擦角 1.3.2.2.3 Janssen公式 1.3.2.3 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 162.3.1 高度直徑的計(jì)算 1.72.4 應(yīng)力校核 172.4.1 軸向應(yīng)力計(jì)算 1.72.4.2 料倉(cāng)頂部載荷在倉(cāng)筒中產(chǎn)生的軸向應(yīng)力 1. 72.4.3 由最大彎矩在倉(cāng)筒中產(chǎn)生的軸向應(yīng)力 1. 82.4.4 周向應(yīng)力 1.8.2.4.5 應(yīng)力組合 1.8.2.4.6 倉(cāng)筒材料的許用軸向壓應(yīng)力 c按r 下式計(jì)算 1. 82.4.7 料倉(cāng)錐體部分應(yīng)力計(jì)算 1.92.4.8 錐體任意截面上的應(yīng)力計(jì)算1.9三、設(shè)備圖的繪制 1.9.四、參考文獻(xiàn) 19概述1.1 定義料倉(cāng)存放物料的容器， 通常為鋼結(jié)構(gòu)或鋼

3、筋混凝土結(jié)構(gòu)， 是粉體工藝過程中 各種單元操作之間必不可少的設(shè)備， 是各種松散物料的貯存設(shè)備。 料倉(cāng)及其關(guān)聯(lián) 的加料，卸料及控制設(shè)備，在生產(chǎn)過程中起著貯存，輸送物料的作用。可以消除 生產(chǎn)過程中各工序之間的不平衡及因設(shè)備的檢修而造成的生產(chǎn)間斷； 和因生產(chǎn)管 理，工作班制的差異所造成的干擾而保證生產(chǎn)的連續(xù)性散狀物料搬運(yùn)機(jī)械化系統(tǒng) 中的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備（見物料搬運(yùn)機(jī)械） ，主要起中間儲(chǔ)存、系統(tǒng)緩沖和均衡作業(yè)等作 用。料倉(cāng)裝置由料倉(cāng)和進(jìn)料、卸料、控制、計(jì)量、分配和除塵等設(shè)備組成。存放 糧食的料倉(cāng)還有蒸熏設(shè)備， 存放容易起拱的物料料倉(cāng)還有破拱裝置， 存放易燃物 料的料倉(cāng)還有防火防爆設(shè)備。1.2 料倉(cāng)的分類1.2

4、.1 按儲(chǔ)存粉體物料的粒度分類第一類，用于存放粒狀、快狀料的堆場(chǎng)、堆棚（庫(kù)）和吊車庫(kù)。 露天堆場(chǎng)的特點(diǎn)是投資省、使用靈活，但占地大，勞動(dòng)條件差，污染嚴(yán)重。 堆棚（庫(kù)）和吊車庫(kù)在不少方面由于堆場(chǎng)，他可以用等專用機(jī)械卸料和取料。而 大型預(yù)均化堆場(chǎng)對(duì)省生產(chǎn)質(zhì)量的控制具有較大的優(yōu)越性。第二類，用于儲(chǔ)存粉粒狀料的儲(chǔ)料容器。儲(chǔ)料容器種類繁多， 分類方法已較多。 按儲(chǔ)料器種類相對(duì)廠房零點(diǎn)標(biāo)高的位 置，可以分地上和地下的兩種。按建筑材質(zhì)不同，可將儲(chǔ)料設(shè)備分為磚砌的、金 屬的、鋼筋混凝土的和磚石混凝土復(fù)合的四種。 按用途性質(zhì)和容量大小， 可分為 以下三種：料庫(kù)，容量最大，如鋼板庫(kù)容積可達(dá) 6 104m3，混凝土

5、料庫(kù)有直徑 37m、高 52m的，也有直徑為 46m的混凝土庫(kù)。 其使用周期達(dá)周或月以上， 主要用于生 產(chǎn)過程中原料、 半成品或成品的儲(chǔ)存； 料倉(cāng)，容積居中，使用周期以天或小時(shí)計(jì)， 主要用來配合幾種不同物料或調(diào)節(jié)前后工序物料平衡的； 料斗，即下料斗， 容量 較小，用以改變料流方向和速度，使能順利地進(jìn)入夏道工序設(shè)備內(nèi)。1.2.2 按料倉(cāng)的幾何尺寸分類第一類，高架料倉(cāng)高架料倉(cāng)有向高架料倉(cāng)（圖 1a）可減少占地面積，充分利用空間，通常采用 帶式輸送機(jī) 從 倉(cāng)頂進(jìn)料儲(chǔ)存， 從卸料口出料用車輛或帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)； 坑口料倉(cāng)還可采用 架空 索道 進(jìn)出料。高架料倉(cāng)可單獨(dú)設(shè)置， 也可將若干個(gè)單倉(cāng)組成倉(cāng)群大型化方

6、向發(fā)展的趨勢(shì) , 圓筒倉(cāng)直徑已達(dá) 30米, 高徑比大于 2.5第二類，淺料倉(cāng)高度尺寸小于寬度尺寸的為淺料倉(cāng)， 其中水平截面為長(zhǎng)條形， 底部收縮成一 長(zhǎng)條形縫隙作為卸料口的稱為料槽 （ 圖1b） 。料槽有高架式、 地下式、半地下式等。 用車輛從料槽上口進(jìn)料， 從料槽下口卸料到帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)， 地下料槽的坑道應(yīng) 采取防潮、除塵和通風(fēng)等措施，以改善作業(yè)條件。1.3 物料在料倉(cāng)中的基本流動(dòng)形式1.3.1 漏斗流這種流動(dòng)有時(shí)還稱為“核心流動(dòng)” 。它發(fā)生在平底的料倉(cāng)中或帶料斗的料倉(cāng) 中，但由于這種料斗的斜度太小或斗壁太粗糙以至顆粒料難以沿著斗壁滑動(dòng)， 顆 粒料是通過不流動(dòng)料堆中的通道到出口的， 這種通道常

7、常是圓錐形的， 下部的直 徑近似等于出口有效面積的最大直徑。 當(dāng)通道從出口處向上伸展時(shí)， 它的直徑逐 漸增加。如果顆粒料在料位差壓力下固結(jié)時(shí)， 物料密實(shí)且表現(xiàn)出很差的流動(dòng)特性， 那么，有效的流動(dòng)通道卸空物料后，就會(huì)形成穿孔或管道。情況嚴(yán)重時(shí)，物料可 以在卸料口上方形成料橋或料拱。這種流動(dòng)通道周圍的物料可能是不穩(wěn)定的， 在這種情況下， 物料將產(chǎn)生一停 一開時(shí)的流動(dòng)、 脈沖式流動(dòng)或不平穩(wěn)的流動(dòng)。 然而在卸料頻率高時(shí)， 這些脈沖可 以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損壞。 顆粒料連續(xù)地從頂表面滑坍下來進(jìn)入通道， 那么料倉(cāng)就出空 了(假定物料沒有密實(shí)到形成一個(gè)穩(wěn)定的穿孔) 。如果顆粒料從頂部加入，同時(shí) 又從底部卸出，那么進(jìn)

8、入的顆粒料將立即經(jīng)過通道出口。漏斗流料倉(cāng)存在以下缺點(diǎn)：(1) 出料口的流速可能不穩(wěn)定，因?yàn)榱瞎耙粫?huì)兒形成，一會(huì)兒碎裂，以致流 動(dòng)通道變得不穩(wěn)定。由于流動(dòng)通道內(nèi)的應(yīng)力變化，卸料時(shí)粉料的密度變化很 大，這可能使安裝在卸料口的容積式給料器失效。(2) 料拱或穿孔崩坍時(shí)，細(xì)粉料可能被充氣，并無法控制地傾泄出來。存在 這些情況時(shí)，一定要用正壓密封卸料裝置或給料器。(3) 密實(shí)應(yīng)力下，不流動(dòng)區(qū)留下的顆粒料可以變質(zhì)或結(jié)塊。如果不流動(dòng)區(qū)的 物料強(qiáng)度增加到足夠大，留在原處不動(dòng)，那么流動(dòng)通道泄空物料后，就可以 形成一個(gè)穩(wěn)定的穿孔或通道。(4) 沿料倉(cāng)壁的長(zhǎng)度安裝的料位指示器置于不流動(dòng)區(qū)的物料下面， 因此不能 正確

9、指示料倉(cāng)下部的料位。對(duì)于存貯那些不會(huì)結(jié)塊或不會(huì)變質(zhì)的物料， 且卸料口足夠大， 可防止搭橋或 穿孔的許多場(chǎng)合，漏斗流料倉(cāng)是完全可以滿足要求的。圖 1.3.1.1 貫穿整圖 1.3.1.2 有效的圖 1.3.1.3 橫跨流個(gè)料倉(cāng)的漏斗流流動(dòng)通道卸空物動(dòng)通道形1.3.2 整體流這種流動(dòng)發(fā)生在帶有相當(dāng)陡峭而光滑的料斗筒倉(cāng)內(nèi)， 物料從出口的全面積上卸出 (為了出現(xiàn)整體流，出口必須全部有效) 。整體流中，流動(dòng)通道與料倉(cāng)壁或料斗 壁是一致的， 全部物料都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 并貼著垂直部分的倉(cāng)壁和收縮的料斗壁 滑移，如圖 1.3.2.1 所示。如果料面高于料斗與圓筒轉(zhuǎn)折處上面某個(gè)臨界距離， 那么料倉(cāng)垂直部分的物料

10、就可以栓流形式均勻向下運(yùn)動(dòng)。如果料位降到該處以 下，那么通道中心處的物料將流得比倉(cāng)壁處的物料為快。 這個(gè)臨界料位的高度還 不能準(zhǔn)確確定，但是，它顯然是物料內(nèi)摩擦角、料壁摩擦力和料斗斜度的函數(shù)。圖 1.3.2.1 所示的高度對(duì)于許多物料都是近似的。 在整體流中， 流動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng) 力作用在整個(gè)料斗和垂直部分的倉(cāng)壁表面上。與漏斗流料倉(cāng)相比，整體流料倉(cāng)具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)：(1) 避免了粉料的不穩(wěn)定流動(dòng)、溝流和溢流。(2) 消除了筒倉(cāng)內(nèi)的不流動(dòng)區(qū)。(3) 形成了先進(jìn)先出的流動(dòng)，最大限度地減少了存貯期間的結(jié)塊問題、變質(zhì) 問題或偏析問題。(4) 顆粒的偏析被大大地減少或杜絕。(5) 顆粒料的密度在卸料時(shí)是常

11、數(shù)，料位差對(duì)它根本沒有影響。這就有可能用容量式供料裝置來很好地控制顆粒料，而且還改善了計(jì)量式喂料裝置的性能。（6）因?yàn)榱髁康玫胶芎玫目刂疲虼巳我馑綑M截面上的壓力將可以預(yù)測(cè)， 并且相對(duì)均勻，物料的密實(shí)程度和透氣性能將是均勻的，流動(dòng)的邊界將可預(yù)測(cè)， 因此可以很有把握地用靜態(tài)流動(dòng)條件進(jìn)行分析。1.4 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)在生產(chǎn)過程中， 由于下列因素的出現(xiàn)。 因此物料在工序間儲(chǔ)存顯現(xiàn)出一定的 必要性。（1）外界條件的限制由于受礦山開采、運(yùn)輸以及氣候季節(jié)性的影響 ,原料進(jìn)廠總是間歇性的 , 因此, 廠內(nèi)必須儲(chǔ)存一定量的原料 , 以備不時(shí)之需。（2）設(shè)備檢修和停車為了保證連續(xù)生產(chǎn)， 各主機(jī)設(shè)備在檢修和停車時(shí)

12、， 均應(yīng)考慮有滿足下一步工 序的足夠儲(chǔ)存量。（3）質(zhì)量均化進(jìn)廠的原料或半成品往往不能保證水分、 組分或化學(xué)成分的十分均勻， 須在 一定范圍內(nèi)有計(jì)劃和有控制的儲(chǔ)存，使之進(jìn)一步均化。（4）設(shè)備能力的平衡一平來講，各主機(jī)設(shè)備的加工能力、 生產(chǎn)班制和設(shè)備利用運(yùn)轉(zhuǎn)率是不一致的， 為了保證上下工序間的匹配和平衡，必須增設(shè)各種儲(chǔ)料設(shè)備來解決。因此，粉體的儲(chǔ)存設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的作用不可小覷。1.5 料倉(cāng)常見故障粉體顆粒在運(yùn)動(dòng)、 成堆或從料倉(cāng)中卸料時(shí)， 由于粒徑、 顆粒密度、顆粒形狀、 表面性狀等差異， 常常產(chǎn)生物料的分級(jí)效應(yīng)和分離效應(yīng)， 使粉體層的組織呈不均 質(zhì)的現(xiàn)象稱為偏析。 偏析現(xiàn)象在粒度分布范圍寬的自由

13、流動(dòng)顆粒粉體物料中經(jīng)常 發(fā)生，但在粒度小于 70um的粉料中卻很少見到。黏性粉料在處理中一般不會(huì)偏 析，但飽含黏性和非黏性兩種成分的粉料可能發(fā)生偏析。 偏析會(huì)造成物料粒度和 成分的變化， 從而引起物料質(zhì)量的變化， 可能會(huì)給下道工序帶來麻煩， 嚴(yán)重的會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)和下降1.5.1 粉體偏析根據(jù)偏析機(jī)理，可將粒度偏析分為三種。（1）附著偏析粉體進(jìn)入料倉(cāng)時(shí)， 由于一定的落差， 在重力沉降過程中， 粗料與細(xì)料就會(huì)分 開。細(xì)料附著在倉(cāng)壁上，當(dāng)受到外力振動(dòng)時(shí)，該附著料層剝落下來，致使料倉(cāng)卸 料時(shí)粒度分布發(fā)生前后波動(dòng)變化。 對(duì)粒度在幾微米以下的粉料， 其沉降速度與布 朗運(yùn)動(dòng)速度相等，或者對(duì)靜電感應(yīng)較強(qiáng)的

14、微粉來說，附著粉料的作用更嚴(yán)重。（2）填充偏析（滲流偏析）粉體在倉(cāng)內(nèi)以休止角堆積， 有堆積錐面上方加入粉體時(shí)， 粉體沿靜止粉體層 上的斜面產(chǎn)生重力流動(dòng)， 倘若加料速度慢， 則這一流動(dòng)是時(shí)斷時(shí)續(xù)地進(jìn)行的。 慢 慢堆積時(shí)，以靜態(tài)休止角為條件保持平衡。一旦產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，平衡破壞，粉體流 動(dòng)將要從靜態(tài)休止角進(jìn)行到動(dòng)態(tài)休止角時(shí)放可停止， 達(dá)到新的平衡。 由于靜止粉 體層之上的表面流動(dòng)粉體層顆粒間有空隙， 且處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 因此， 粉體中的細(xì) 顆粒將透過大顆粒間間隙到達(dá)靜止粉體層中。這一現(xiàn)象稱為粉體顆粒間的滲流。 這是，流動(dòng)粉體層類似篩網(wǎng)一樣具有篩分作用。 右粉體的落料點(diǎn)開始， 沿流動(dòng)方 向的長(zhǎng)度設(shè)為 L，

15、則眼 L 長(zhǎng)度上的力度變化與套篩中的情形相似。此時(shí)，細(xì)粒直 徑大約是粗粒直徑的 1/10 以下。如果加料速度大于滲流過程中的顆粒流動(dòng)速度， 則填充偏析作用顯著減弱。（3）滾落偏析一般來說， 粗顆粒的滾動(dòng)摩擦系數(shù)小于細(xì)顆粒。 因此，粗顆粒沿靜止粉體層 表面的滾落速度大于細(xì)顆粒，由此形成粒度偏析。1.5.2 粉體靜態(tài)拱料倉(cāng)內(nèi)的物料， 由于粉體附著力和摩擦力的作用， 在某一料層可以產(chǎn)生向上 的支持力，當(dāng)與上方物料向下的壓力達(dá)到平衡時(shí)， 在這一料層下放便成為靜平衡， 造成料倉(cāng)內(nèi)的粉料不能正常卸出， 導(dǎo)致不能正常卸出的原因常常是粉體在倉(cāng)內(nèi)結(jié) 成靜態(tài)拱，靜態(tài)拱的類型因其形成原因一般有如下四種（圖 13.2

16、3 ）7圖 13.23 靜態(tài)拱的類型（1）壓縮拱 粉體因受料倉(cāng)壓力的作用，使固結(jié)強(qiáng)度增加而導(dǎo)致結(jié)拱。（2）楔形拱 塊狀物料因形狀不規(guī)則相互齒合達(dá)到力平衡，在孔口形成架橋。（3）黏結(jié)黏附拱黏結(jié)性強(qiáng)的粉料因含水分， 吸潮或靜電吸附作用而增強(qiáng)粉料與倉(cāng)壁的黏附所 致。（4）氣壓平衡拱若料倉(cāng)卸料裝置氣密較差， 導(dǎo)致大量空氣從底部漏入倉(cāng)內(nèi)， 則當(dāng)料層上下氣 體壓力達(dá)到平衡時(shí)就會(huì)形成料拱。 生產(chǎn)中常見的旋風(fēng)筒因下料管不能形成良好的 料封作用而導(dǎo)致旋風(fēng)筒堵塞也屬氣壓平衡拱。1.6 防止或減少粉體偏析、結(jié)拱的方法防止結(jié)拱的措施 （又稱助流活化措施） 主要有以下途徑： 改善料倉(cāng) （斗）的幾 何形狀及其尺寸，如加大

17、卸料口、采用偏心卸料口、減小料倉(cāng)料斗的頂角等；降 低料倉(cāng)內(nèi)粉體壓力；是倉(cāng)壁光滑，減小料倉(cāng)壁摩擦阻力；采用助流裝置。如空氣 炮清堵器、倉(cāng)壁振大器、振動(dòng)漏斗和倉(cāng)內(nèi)攪拌器等。1.6.1 防止偏析的措施整體流料倉(cāng)有利于消除偏析。料倉(cāng)構(gòu)造可采用以下方法： 細(xì)高料倉(cāng)法，即在相同料倉(cāng)容積條件下，采用直徑較小而高度越大的料 倉(cāng)，有利于減輕堆積粉料的程度 在料倉(cāng)中采用垂直擋板將直徑大的料倉(cāng)分隔成若干個(gè)小料倉(cāng)，構(gòu)成若干 個(gè)細(xì)高料倉(cāng)的組合型式。 在料倉(cāng)中設(shè)置中央孔管，即使落料點(diǎn)固定不變，但由于官壁上不規(guī)則地 開有若干個(gè)窗孔， 分體由不同的窗孔進(jìn)入料倉(cāng)不同的位置， 實(shí)際上就是在不斷地 改變落料點(diǎn)，收到多點(diǎn)裝料的效果。

18、 采用側(cè)孔卸料，粉體從料倉(cāng)側(cè)面的垂直孔內(nèi)卸出，可獲得比較均一的料 流。也可采用在卸料口加設(shè)改流體以改變流型的方法， 減輕漏斗流對(duì)偏析的強(qiáng)化 作用。1.6.2 常用的破拱措施常用的破拱措施有機(jī)械攪拌、機(jī)械振動(dòng)和氣動(dòng)等方法。 機(jī)械攪拌法：采用人力或機(jī)械攪拌件直接插入斗內(nèi)，破壞料拱。 機(jī)械振動(dòng)法：采用電磁式或超聲波式振動(dòng)器振動(dòng)斗壁的某一局部，破壞 料拱。大型漏斗可做成 3段,采用柔性聯(lián)接 ,中段可整體振動(dòng) ,這種漏斗稱為振動(dòng)漏 斗。 氣動(dòng)法：將壓縮空氣直接噴射在粉末物料內(nèi)部 （不適用于易燃物料） ，或 在斗壁內(nèi)裝設(shè)氣囊使氣囊間歇鼓脹收縮 , 對(duì)粉末物料產(chǎn)生橫向推力 , 消除料拱。由 于物料特性以及料

19、層厚度、 壓實(shí)度和存放時(shí)間等因素多變， 外力破拱措施的效果 并不穩(wěn)定， 應(yīng)與防拱措施結(jié)合采用。 對(duì)于大塊礦石產(chǎn)生的機(jī)械性卡咬起拱， 可采 用小型雷管伸入卸料口爆振，使料拱崩塌，但須采取安全防護(hù)措施。 如粘性物料容易形成粘性的料拱；大塊礦石易在卸料口形成機(jī)械性卡咬的料拱。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 簡(jiǎn)介：料倉(cāng)的組成2.1.1 筒倉(cāng)筒倉(cāng)的平面形狀有正方形、 矩形、 多邊形和圓形等。 圓形筒倉(cāng)的倉(cāng)壁受力合理，因而在地基勘察和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)特別注意，用料經(jīng)濟(jì)，所以應(yīng)用最廣。當(dāng) 儲(chǔ)存的物料品種單一或儲(chǔ)量較小時(shí)， 用獨(dú)立倉(cāng)或單列布置。 當(dāng)儲(chǔ)存的物料品種較 多或儲(chǔ)量大時(shí)，則布置成群倉(cāng)。筒倉(cāng)之間的空間稱星倉(cāng)，亦可供利

20、用。2.1.2 卸料漏斗13.22 中，（b）（a）（d）（e）。卸料漏斗用來傳遞或引導(dǎo)散狀物料流動(dòng)方向的小容積料倉(cāng)。 料斗的設(shè)計(jì)對(duì)于 料倉(cāng)功能的好壞是非常重要的， 料斗改變了料倉(cāng)中物料的流動(dòng)方向， 同時(shí)料斗構(gòu) 造和形式?jīng)Q定了物料流向卸料口方向的收縮能力， 圖 13.22 為幾種常見料斗的形 狀，通常的形狀是與圓形料斗倉(cāng)結(jié)合使用的圓錐形料斗， 加大卸料口的尺寸、 采 用下半頂角及偏心料斗均不易產(chǎn)生結(jié)拱、有利于物料的流動(dòng)。在圖根據(jù)漏斗的斗壁類型，可分為直線型、拋物線型和對(duì)數(shù)曲線型等。 直線型漏斗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用普遍。直線斗壁與水平截面之間的傾角 為 定值，斗內(nèi)物料在自重作用下向卸料口流動(dòng)時(shí)漏斗截面

21、急劇收縮， 物料顆粒的排 列急劇變化并在流動(dòng)過程中互相擠擦， 產(chǎn)生很大的內(nèi)摩擦阻力， 物料與斗壁之間 也有摩擦阻力。 這兩種阻力的疊加， 在卸料口上方形成一個(gè)阻力集中的區(qū)段， 使 物料的卸出速度減緩。 當(dāng)這些阻力和物料的重力相平衡時(shí)， 物料就不能自流卸出 而起拱堵塞。 因此直線型漏斗大多裝有破拱設(shè)備， 借助外力破除料拱以保證卸料10 作業(yè)。 拋物線型漏斗容積較大，但斗壁傾角 隨截面的收縮而減小，起拱堵塞 情況比直線型漏斗更為嚴(yán)重，較少使用。 對(duì)數(shù)曲線型漏斗斗壁傾角 隨截面的收縮而增大， 截面收縮率為一常數(shù)， 卸料性能較好，不易發(fā)生起拱堵塞現(xiàn)象，不需要設(shè)置破拱裝置；但容積較小，占 用高度較大。為

22、簡(jiǎn)化制造工藝， 將對(duì)數(shù)曲線型斗壁簡(jiǎn)化成多級(jí)折線斗壁， 防拱效 果也較好。 防止起拱堵塞的措施還有很多， 如適當(dāng)增大卸料口的尺寸； 盡量采用 圓形截面的偏心漏斗， 因圓形截面不易掛料， 偏心漏斗兩側(cè)的阻力大小不等就不 易形成平衡的料拱；漏斗壁鑲襯不銹鋼板、塑料板、鑄石和瓷磚等光滑材料，以 減少摩擦阻力； 控制粘性物料在倉(cāng)內(nèi)存放的時(shí)間， 以減少壓實(shí)的程度； 采用導(dǎo)料2.1.3 閘門閘門是控制卸料漏斗卸料流量的開閉裝置。閘門的種類很多 , 主要有板式、 槽式、鏈?zhǔn)健⒆π魏蜕刃蔚取０迨介l門構(gòu)造簡(jiǎn)單，但要承受物料壓力，開閉阻力 較大，大多用于控制松散小粒物料。扇形閘門剛性較好，但占用高度較大，大多 用于

23、輕質(zhì)物料。 由雙扇形組成的顎式或復(fù)式閘門， 大多用于中塊物料。 大塊物料 可采用鏈?zhǔn)交蜃π伍l門。 如要求卸料流量持續(xù)穩(wěn)定， 應(yīng)使用 給料機(jī) 控制。如要精 確計(jì)量或按一定比例配料，則應(yīng)增設(shè)稱量設(shè)備。2.2 粉體壓力計(jì)算計(jì)算原理2.2.1 內(nèi)摩擦角在粉體層中， 當(dāng)粉體所受作用力小于顆粒間的作用力時(shí)， 粉體層保持靜止不 動(dòng)，當(dāng)作用力達(dá)到某極限值時(shí)， 粉體層將突然出現(xiàn)崩壞， 該崩壞前后的狀態(tài)稱為 極限應(yīng)力狀態(tài)。 這一極限應(yīng)力狀態(tài)是由一對(duì)壓應(yīng)力和剪應(yīng)力組成。 即在粉體任意 面上加一垂直應(yīng)力， 并逐漸增加該層面的剪應(yīng)力， 當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到某一值是， 粉體 層將沿此面滑移。實(shí)驗(yàn)表明，粉體開始滑移時(shí)。滑移面上的剪

24、應(yīng)力 是正應(yīng)力 的函數(shù)：11f( )2.2.1.1當(dāng)粉體開始滑移時(shí)，若滑移面上的剪應(yīng)力 與正應(yīng)力 成正比C 2.2.1.2式 2.2.1.2 稱為庫(kù)侖定律，其中 是粉體的摩擦系數(shù)，又稱內(nèi)摩擦系數(shù)， C 是初抗剪強(qiáng)度。初抗剪強(qiáng)度等于零的粉體為無附著性的粉體。對(duì)于無附著性的粉體，庫(kù)侖定律為2.2.1.32.2.1.4式（ 2.2.1.3 ）兩邊同乘以粉體滑移面的面積得到力形式的庫(kù)侖定律為FN這一關(guān)系式等同于物體在平面或斜面運(yùn)動(dòng) （如圖 1所示）的摩擦定律， 故庫(kù) 侖摩擦系數(shù)通常寫為圖 2 內(nèi)摩擦角測(cè)量示意圖 下兩個(gè)盛粉體的圓盒組成， N，再在上盒施加水平方向圖1物體在平面或斜面上的遠(yuǎn)動(dòng)示意圖圖 2

25、 式粉體內(nèi)摩擦角的測(cè)量示意圖， 該裝置由上、 將粉體填充其中，在上蓋對(duì)其施加垂直方向的作用力 的作用力（剪力） F，當(dāng) F 小于粉體所能承受的最大剪力時(shí)，兩盒處于平衡狀態(tài) 當(dāng) F 達(dá)到粉體所能承受的最大剪力時(shí)， 即達(dá)到極限應(yīng)力狀態(tài)， 粉體開始流動(dòng)， 即 兩盒有相對(duì)位移。改變垂直作用力 N，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，即可得到 N 所對(duì)應(yīng)粉體能承受的最大剪 力。這樣就可得到一系列使兩盒間粉體開始流動(dòng)時(shí)的 F和 N的臨界值。將 F和 N 初一兩盒的截面積，就可得到一系列使兩盒間粉體開始流動(dòng)時(shí)的剪應(yīng)力（ ）和 正應(yīng)力（ ）的臨界值。通過線性回歸就可得到粉體的庫(kù)侖摩擦系數(shù) 和初抗 剪強(qiáng)度 C，由式（ 2.2.1.2

26、 ）和式（ 2.2.1.5 ）可得到粉體的內(nèi)摩擦角 i。122.2.2 壁摩擦角壁面摩擦角是粉體與壁面之間的摩擦角， 具有重要的實(shí)用特性。 它的測(cè)量方A kpw w wp+dp p dhpkp kp圖 3 圓筒形容器里粉體壓力法和剪切試驗(yàn)完全一樣。剪切箱體的下箱用壁面材 料代替，再拉它上面裝滿了粉體的上箱，測(cè)量拉力 即可求得?；瑒?dòng)角是在某材料的斜面上放上粉體， 再慢慢地使其傾斜，當(dāng)粉體滑動(dòng)時(shí)，板面和水平面 所形成的夾角。2.2.3 Janssen 公式液體容器中，壓力與液體的深度成正比，同一 水平面上的壓力相等，而且，帕斯卡原理和連通管原理成立。但是，對(duì)于粉體容器卻完全不同。為此作如下假定：（

27、1）容器內(nèi)的粉體層處于極限應(yīng)力狀態(tài)；（2）同一水平面的鉛垂壓力相等；（3）粉體的物性和填充狀態(tài)均一。因此，內(nèi)摩擦系數(shù)為常數(shù)對(duì)于圖 3 所示的圓筒形容器里的粉體，取很薄的一層 ABCD來進(jìn)行研究，當(dāng) 作用于這個(gè)圓片上的力處于平衡時(shí)，有2 2 2D2pD 2 BgdhD2（p dp） D wkpdh 2.2.3.64 4 4式中， D為圓筒形容器的直徑； w為粉體和圓筒內(nèi)壁的摩擦系數(shù)； B為粉體的填充密度； k是比例常數(shù)，即把垂直應(yīng)力 v變換為水平應(yīng)力 h的重要常數(shù)， 利用前述的莫爾圓的包絡(luò)線為直線時(shí)， 兩應(yīng)力垂直的性質(zhì)， 可以求出作為內(nèi)摩擦 角為i 的函數(shù)的二應(yīng)力的關(guān)系式。這個(gè)關(guān)系式如下：1 s

28、in i1 sin i2.2.3.7將式( 13-6 )整理后得(D Bg 4 wkp)dh Ddp13積分之得h p dpdho 0 4 wkB gDw pln B g4 w k B4 wk p C根據(jù)邊界條件可知，當(dāng) h=0時(shí)，p=0，故得積分常數(shù) C (D /4 wk)ln Bg因此得在深度為 h時(shí)，粉體的鉛垂壓力 p與 h的關(guān)系式( 2.2.3.8 )h D ln4 wkBgB 4 wk p2.2.3.8BgD4 w k4Dwkh可得鉛垂壓力 p 的表達(dá)式為2.2.3.9圖 4 筒倉(cāng)內(nèi)粉體壓力分布式(2.2.3.9 )稱為 Janssen 公式。對(duì)于棱柱形容 器，設(shè)橫截面積為 F，周長(zhǎng)

29、為 U，可以 F/U 置換上式中 的 D/4 。由式( 2.2.3.9 )可知 p 按指數(shù)曲線變化，如圖 4 所示。當(dāng) h 時(shí)， p p BgD 4 wk ，即當(dāng)粉 體填充高度達(dá)到一定值后。 p 趨于常數(shù)值，這一現(xiàn)象 稱為粉體壓力飽和現(xiàn)象。例如，一般 4 wk=(0.350.90 )。如到 4 w k =0.5 ，h/D=6，則 p 1 e 3 =0.9502 ，也就是說，當(dāng) h=6D時(shí)， p粉體層的壓力已達(dá)到最大壓力 p 的 95%。測(cè)定表明，大型筒倉(cāng)的靜壓同 Janssen 理論大致相同， 但卸料時(shí)的壓力有顯 著的脈動(dòng)，離筒倉(cāng)下部約 1/3 高度處，壁面受到?jīng)_擊、反復(fù)荷載的作用，其最大 壓

30、力可達(dá)靜壓的 3 4 倍。這一動(dòng)態(tài)超壓現(xiàn)象，將使大型筒倉(cāng)產(chǎn)生變形或破壞， 設(shè)計(jì)時(shí)必須加以考慮。如粉體層的上表面作用有外載荷 p0即當(dāng) h=0，p=p0時(shí)，式( 2.2.3.9 )變成14p p(p0 p )exp4 wk hD2.2.3.10料斗的壓力倒錐形料斗的粉體壓力可參照 Janssen 法進(jìn)行推導(dǎo)。如圖 5(a)所示，以 圓錐頂點(diǎn)為起點(diǎn)，取單元體部分粉體沿鉛垂方向力平衡。圖5(b)為水平壓力(a) (b)圖 5 料斗內(nèi)粉體壓力分析kp 和鉛垂壓力 p沿圓錐壁垂直方向的分解圖。 與壁面垂直方向單位面積上的壓力為kp cos2psin2p(k cos2 sin2 )沿壁面單位長(zhǎng)度上的摩擦力

31、為p( k cos2 sin2 ) w(dy/cos )因此，單元體部分粉體沿鉛垂方向的力平衡為(ytg )2 (p dp) Bgdy(ytg )2 p 2 ytg dyw(kcos2 sin2 )pcoscos變形后為ytg dp ytg Bgdy 2 w(kcos2sin2 )dy pdpdy15上式同除以 ytg dy 得dp p 2 w2 2Bg (kcos sin dyB y tg2 2 2令w (kcos2sin 2 )tg則2.2.1.11dpdyBg p y當(dāng) y=H 時(shí)， p=0， 1，解此微分方程式p1B gy 1 y1H2.2.1.12圖 6 料斗鉛垂方向的粉體壓力分布若

32、 1 ，則2.2.1.13圖 6 為 H 1， 0.5 ， 1， 2， 5 時(shí)按式( 2.2.1.12 )計(jì)算所得到的料斗壓 力分布圖當(dāng) y H, p p0 (上方有料層時(shí)，按 Janssen 公式求得)， 1 時(shí)，則pB2.2.1.142.2.1.152.3 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)要求：儲(chǔ)存量為 5000kg162.3.1 高度直徑的計(jì)算根據(jù)=m/V，=2.93g/cm3, 算得粉料的體積為 1.706m3粉料所占體積為料倉(cāng) 體積的 80%，得出料倉(cāng)的體積為 2.125m3，設(shè)定料倉(cāng)的高度與直徑之比為 1.5 ，算 得 h=1.827m， d=1.218m取內(nèi)摩擦角為 38，物料與設(shè)備筒壁間的摩擦系數(shù)

33、 ()為 0.34 ，離筒倉(cāng) 下部約1/3高度處，壁面受到?jīng)_擊、 反復(fù)荷載的作用， 其最大壓力可達(dá)靜壓的 3 4倍，因此將 1/3高度以上的部位成為 1部分，將 1/3高度以下的部位成為 2部 分。料倉(cāng)筒體各段長(zhǎng)度(對(duì)應(yīng)于壁厚) ：H1為：0.609 ，H2為：1.218, 選擇材料為 高錳鋼，在 1部分為 4mm，在2部分為5mm，在錐體部分為 5mm。2.4 應(yīng)力校核2.4.1 軸向應(yīng)力計(jì)算摩擦力、物料軸向壓力及氣相壓力產(chǎn)生的軸向應(yīng)力 環(huán)型支撐以上部分產(chǎn)生壓應(yīng)力對(duì)1 部分：公式： Z1=Pi-if/( Di1e)+P2Di/(4 1e)=10.87685417MPa 對(duì)2 部分：公式： Z

34、1=Pi-if/( Di2e)+P2Di/(4 2e)=14.50247222MPa 環(huán)型支撐以下部分產(chǎn)生拉應(yīng)力此處只在 1 部分：公式： z1=(Pv+P2)Di/(4 1e)=92.41830065MPa2.4.2 料倉(cāng)頂部載荷在倉(cāng)筒中產(chǎn)生的軸向應(yīng)力僅在環(huán)型支撐以上部分產(chǎn)生壓應(yīng)力對(duì)1 部分：公式： Z2=(m1+m2)g+Ws)/(Di1e)=0.237720289MPa 對(duì)2 部分：公式： Z2=(m1+m2)g+Ws)/(Di2e)=0.316960385MPa 式中： m1：料倉(cāng)頂蓋質(zhì)量為 954Kgm2 ：附加設(shè)備質(zhì)量 400KgWs ：雪載荷 , 此處不考慮 N172.4.3 由最大彎矩