真空物料输送系统能耗关键技术研究

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真空输送作为一种绿色环保的输送方式,凭借其运输效率高、设备结构简单、可靠性高等优点,在许多领域都有着广泛的应用。传统的真空物料输送设备大多使用真空泵作为真空产生装置,而SMC公司生产的ZH系列大流量真空发生器由于应用了康达效应使吸入流量和真空度达到真空输送需求,也可以应用于真空物料输送系统中。目前对于两种系统的选用并没有明确指标,因此,本文基于两种系统分别进行物料输送实验,研究了不同工况下的能耗情况,最终推导出两种系统选用的能耗判据,为真空物料输送系统的选型和工程应用提供指导。论文首先分析了真空物料输送系统的构成,确定了关键装置的结构,并根据课题需求计算出系统关键工作参数,完成了系统机械结构部分的设计与搭建。根据物料输送各元件动作顺序,分别针对真空泵和大流量真空发生器设计了完整的气动与电气控制系统,实现了物料输送系统的自动化运行,为后续进行能耗实验奠定了基础。其次,本文通过对真空泵工作原理和内部结构进行分析,结合热力学理论,建立了真空泵的功率模型;基于射流理论、康达效应二维模型,建立了大流量真空发生器的理论模型,得到了影响两种设备功率的关键参数。结合真空输送压力损失模型,最终推导出两种系统的能耗模型,并引入气动功率概念,将两种系统的能耗统一到同一量纲进行分析,为课题研究奠定了理论基础。最后,设计了能耗实验平台及数据采集系统,分别以聚丙烯颗粒、石英砂、蛭石粉末为实验物料,对两种系统在不同工况下进行了大量能耗实验。通过对物料流动状态、实验数据进行分析、总结,推导出两种系统选用的能耗判据,并验证了其正确性。
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