滄州瑞盛管道制造有限公司【劉振明13503170304】球形彎頭 [1]球形彎頭也稱轉(zhuǎn)向球,在水泥及生料的氣力輸送系統(tǒng)中,作為管道彎頭的代用件,以其制作簡單,安裝方便,耐用性能好 　　然而,對球形彎頭內(nèi)的流動分布、磨損原理、阻力大小、合理球徑、制作安裝等一系列問題并無統(tǒng)一規(guī)范和理性認識。為此,作以下探討,希望促進轉(zhuǎn)向球的應用及推廣。 　　1 球形彎頭內(nèi)的流動分析 　　在二維空間內(nèi),以90°球形彎頭為例,當流態(tài)化的料氣混合物以速度v1從A管流入球內(nèi)時,如圖1所示,因入口截面積突然擴大,使流動的連續(xù)性被破壞。在原有流場擴大的同時,兩側(cè)死角處激起渦旋。其流線分布由對稱狀態(tài)①最終轉(zhuǎn)為非對稱狀態(tài)③。 　　隨流動過程的繼續(xù),球內(nèi)流動由①過渡為狀態(tài)②。這時,根據(jù)流體力學連續(xù)性原理,流速與截面積之間有以下關(guān)系式: 　　v1s1=v2s2 (1) 　　式中: v1——流體在A管中的流速,m/s; s1——A管的橫截面積,m2; v2——流體流過球心截面處的速度,m/s; s2——球心截面積,m2。 　　上式表明,在同一管路系統(tǒng)中,流速與流過的截面積大小成反比。由于球的截面積一般比管道截面積大幾倍,即有s2>s1,故有v1>v2。 　　氣流在球內(nèi)速度迅速降低的同時,壓力升高,即流體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。球?nèi)不斷升高的壓力迫使流體從B管流出,流動達到相對穩(wěn)定狀態(tài),如圖1③所示。從①到③的這一轉(zhuǎn)變及流動的重新分布是在一個極短暫的時間內(nèi)完成的速度、壓力和能量轉(zhuǎn)換過程。 　　由于球內(nèi)氣流渦旋及摩擦的存在,使球形彎頭內(nèi)的這一轉(zhuǎn)變過程產(chǎn)生了能耗。因而出現(xiàn)了物料傳輸中的彎頭壓力損失。 　　2 球形彎頭的磨損原理 　　在氣力輸送系統(tǒng)中,普通彎頭是磨損最快的部件。當料氣混合物流過轉(zhuǎn)彎處,受慣性力的作用,沖刷緊貼彎頭的外側(cè)面,使此處很快被磨穿,降低了使用壽命,見圖2。 　　料氣混合物在球形彎頭內(nèi)的流動則與普通彎頭不同。從圖1③可以看出,當A、B兩條管道通過球形彎頭作90°轉(zhuǎn)彎時,A管流入球內(nèi)的流體,首先速度銳減3～5倍(因截面積增大3～5倍),其次,氣流進入球形彎頭內(nèi)很難直接沖刷到球的內(nèi)表面,而是與球內(nèi)的渦旋發(fā)生摩擦及物質(zhì)和能量的交換。因此,流體對球體的直接磨損被緩沖而削弱。對球壁直接磨損的是球內(nèi)的渦旋。而渦旋的旋速較低又集中在進、出口管與球體的交接部位C、D、E、F(圖1③)。這里成為球形彎頭{zx0}被磨穿的地方。即使如此,球形彎頭在不加固的情況下,其使用壽命也比普通彎頭長3～5倍,使用期可達十年以上(輸送水泥)。