一、概述
（一）粉罐汽車定義，組成和分類
粉罐汽車是指運輸散裝粉料，如水泥，煤粉、粉煤灰、滑石粉、面粉等粉料的專用罐式汽車。粉料散裝運輸可以提高運輸效率，節(jié)約運輸費用，降低產(chǎn)品成本，同時能實現(xiàn)裝、運、卸、 貯機械化。近年來使用的粉罐汽車都是采用氣力卸料的氣卸散裝粉罐汽車，它由六大部分組成，即汽車底盤、罐體總成，空壓機及空氣管道、卸料管道系統(tǒng)、取力傳動裝置、監(jiān)測儀表及安全裝置等，氣力卸料是將具有一定壓力的壓縮空氣通過罐體底部的流態(tài)化裝置通入罐內(nèi)粉料中，使粉料和空氣混合，呈現(xiàn)流動狀態(tài)，然后打開卸料閥，粉料與空氣混合物在罐內(nèi)外壓差作用下排出，經(jīng)管道流入地面容器內(nèi)。
粉罐汽車按其罐體型式不同可分為下列四種：
1、立式粉罐汽車
立式粉罐汽車的罐體中心線呈鉛垂方向，如圖3-53所示。車輛可載一個或多個立式罐。立式粉罐汽車適用范圍廣，能用于粉料，顆料料等多種粉粒體物料的散裝運輸。但整車質(zhì)心較高，采用多個罐體時結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也較高。
           

2、臥式粉罐汽車
罐體中 心線呈水平方向，罐體可以是單個艙，也可分隔兩個艙。若罐體內(nèi)的流態(tài)床與水平面成一個傾角，稱為內(nèi)傾臥式粉罐渥車，如圖3-54所示。若罐體中心線與水平面成一個不大的傾角，則為外傾臥式粉罐汽車。臥式粉罐汽車具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，卸料性能穩(wěn)定和質(zhì)心低的優(yōu)點，但適用性受到限制，一般僅用于流態(tài)化性能較好的粉料散裝運輸。

3、舉升式粉罐汽車
舉升式粉罐汽車在裝料和行駛時，罐體中心線處于水平位置，卸料時舉長機構(gòu)將罐體前端升起，成傾斜狀態(tài)，如圖3-55所示。舉升式粉罐汽車的罐內(nèi)底部通常僅在出料口處設(shè)置流態(tài)化床，卸料進罐體呈傾斜狀態(tài)，粉粒在重力作用下啟動下自動下滑，集中到出料口處后合卸出。所以，罐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，容積效率高，適用范圍廣，常用來裝運流態(tài)化性能差的粉料。但由于增加了舉升機構(gòu)，使用、維修復(fù)雜。
        

4、斗式粉罐汽車
斗式粉罐汽車的罐體由中心線呈水平位置的直圓筒或長方筒和與中心線垂直的錐筒組合而成，如圖3-56所示。斗式粉罐汽車通常不設(shè)置流態(tài)化床，利用粉料的重力自動卸料。所以，具有結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣。剩余量少，罐內(nèi)易于清掃等優(yōu)點。
（二）粉料流態(tài)化的基本知識
1、粉料特性
                    

散裝粉料的運輸，裝卸設(shè)備與粉料特性有密切的關(guān)系。粉料的主要特性如下：
（1）顆粒粒度，粉料顆料形狀是不規(guī)則的，表面還有溝，坑或 空穴，其粒徑也是不一樣的。一般把料徑在一定范圍內(nèi)的顆料定為一個粒組，粒組的平均粒徑稱為粒度。粉料中的粒度分布直接影響粉料的性質(zhì)。
（2）密度 密度是指單位體積粉料的質(zhì)量，單位常用kg/L3或t/m3。由于粉料的空隙率（顆粒之間的空氣體積與整個體積的比值，水泥為0.66），粒度分布等的不同，因而又可分為：
①真密度。指顆粒的質(zhì)量與不包括顆粒表面空穴和顆粒之前空隙的全部顆料的真實體積之比。
②表觀密度。指顆粒的質(zhì)量與不包括顆料之間空隙的全部顆料體積之比。
③顆粒密度。指顆粒質(zhì)量與包括顆粒表面空穴和顆粒之間空隙的全部顆粒體積之比。
④堆積密度。也稱松散密度，指顆粒充滿容器時顆粒質(zhì)量與容器的容積之比。常用的是顆粒密度和堆積密度。
（3）安息角 在散堆粉料時形成的錐體母線與底面的夾角稱為靜態(tài)安息角；當(dāng)堆放時還受到振動而形成的安息角稱為動態(tài)安息角。安息角的測定方法參見圖3-57。安息角的大小與粉料的粒度、內(nèi)摩擦角和粘附性等因素有關(guān)。
（4）摩擦角 摩擦角表示物料與固體壁面之間摩擦系數(shù)。摩擦角的大小與物料的粒度、粘附性及壁面的材料、形狀、表面粗糙度有關(guān)。
（5）粘附性 粘附性是指粉料之間，粉料與壁面之間的粘附現(xiàn)象。據(jù)分析，作用在顆粒之間的附著力和顆粒與壁面之間的作用力主要是分子間的吸引力，靜電力和水分的毛細管力等。粘附性與粉料的特性，水分及壁面材料、表面粗糙度有關(guān)。
（6）含水率 物料的水分包括附著在顆料表面的自由水和結(jié)合在顆粒內(nèi)部的化學(xué)水?；瘜W(xué)水屬于顆粒的組成成分。自由水為粉料的含水量，用含水率w表示： 
              

式中 M1----試樣烘干前的質(zhì)量（kg）;
     M2----試樣在溫度105℃烘干2-4h后的質(zhì)量（kg）。
2、物料的懸浮速度和沉降速度
懸浮速度是指在鉛垂管道中使物料顆粒處于懸浮狀態(tài)時的氣流速度。懸浮速度是粉料的主要動力學(xué)性能，表示氣力輸送的難易程度，物料的懸浮速度一般用實驗確定。
沉降速度是指物料顆粒在靜止空氣中自由下落時，由于重力作用，下降速度逐漸增大，顆粒受到的空氣阻力也同時增大。當(dāng)空氣阻力增大到與顆粒的浮重（重力與空氣浮力之差）相等時，物料顆粒就以這時的最大速度等速下降，這個恒定的下降速度稱為該物料顆粒的沉降速 ，顯然，物料的懸浮速度與沉降速度數(shù)值相等，方向相反。
3、物料的流態(tài)化現(xiàn)象
流態(tài)化是一種向粉粒體床層中通入氣體后，使床層具有某些類似液體特征的過程。在容器中裝入粉粒體物料，在物料下部設(shè)置一個透氣元件，承托粉料，設(shè)氣體通過容器橫截面的流速為u,氣體穿過粉粒體層空隙的實際流速為，顯然，﹤u。隨著u的變化，粉粒體床層將出現(xiàn)如圖3-58所示的各種現(xiàn)象。
（1）固定床 當(dāng)氣流速度較小時，氣流從顆粒之間的空隙穿過，顆粒靜止不動，床層的空隙率 E不變，床層保持原有的高度，如圖中的BF”段。氣流穿過床層的速度和壓力損失
隨氣流速度的增加面增加，如圖中的AF、AF 
               
段。把粉料的這種狀態(tài)稱為固定床。
（2）臨界流態(tài)化床 氣流速度u增加到某一值后，氣流穿越床層的阻力剛好與床層上的粉粒體重力相等，床層開始膨脹，空隙優(yōu)選法隨u增加而增大，如圖中段。由于的增大，粉粒體間通道面積也隨之增大，故氣流穿過床層的實際流速u0并不增加，如圖中FT段。因而氣流壓力損失也不因u的增加需增加，如圖中段，此時粉粒體的重力不再由下面的透氣元件直接支承，而由氣體與粉粒體間的摩擦國和承托。對每個顆粒來 說，亦不再靠相鄰顆粒的接觸來維持其位置，它們在床層中可以自由移動。床層中任一截面上的壓降大致等于該截面上粉料體的重力，床層的高度因的增加而增加，但具有明顯的上界面。床層開始產(chǎn)生這種變化的氣流速度，即圖中點對應(yīng)的氣流速度，稱為粉粒體的臨界流態(tài)化速度，以表示。表3-4列出了部分料粒體的臨界流態(tài)化速度。 
 
（3）散式流態(tài)化床和聚式流態(tài)化床，若氣流速度比大得不多，粉料粒度又小，則粉粒體床層連續(xù)膨脹，顆粒間的平均距離加大，氣流在床層內(nèi)均勻流動，成為散式流態(tài)化床，或稱均一流態(tài)化床；若氣流速度比大得較多，過量的氣體以氣泡形式集聚后流過床層 ，則成為聚式流態(tài)化床或稱鼓泡式流態(tài)化床，非均一流態(tài)化床。兩種流態(tài)化床的床層高度都有增加，但仍有明顯的上界面。
（4）稀相流態(tài)化床，當(dāng)床層中的氣充速度增加到物料懸浮速度時，粉粒體開始飛出上界面，進入上方空間，當(dāng)氣流速度超過后，顆粒將被帶出容器，形成稀相流態(tài)化床。此時，空隙率急劇增加，顆粒間摩擦損失造成的壓力降急劇減小，實際形成粉粒體和氣體組成的固氣二相-------稀相氣力輸送狀態(tài)。床層中如出現(xiàn)這種狀態(tài)，卸料就不能完全。由此可見，流態(tài)化床的氣流速度只能在和之間。
4、流態(tài)化床粉料的似液性
流態(tài)化床的粉料具有某些類似液估的性質(zhì)。如圖3-59所示。圖3-59（a）表示大而輕的顆粒具有彈跳性，顆粒受壓時，極易回到床層；壓力解除后，又重新彈跳進入上方空間。圖3-59（b）表示床層具有流動性，當(dāng)容器傾斜時，上界面仍能保持水平。圖3-59（c）表示顆粒能從側(cè)壁小孔噴出。圖3-59（d）為兩流態(tài)化床連通后，顆粒能從高床位流向低床位，自動平衡床位高度。圖3-59（e）表示床層中任意兩點的壓差大體等于這兩點的靜壓力。
粉罐汽車的氣力卸料，正是利用了流態(tài)化粉料的這些特性實現(xiàn)氣力輸送的。
                 

                                 湖北程力專用汽車有限公司銷售部

                                        2011-08-24

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