耐磨螺旋彎頭與氣力輸送管道磨耗問題解析
在氣力輸送系統中，當顆粒狀物料通過彎頭時，會直接撞擊彎頭的端部，引發反彈與亂流。這些現象會導致管壁快速磨損、流速下降、輸送效率降低，甚至造成堵塞等問題。為了解決這些問題，雖然已開發出多種傳統的對策，但各自仍存在限制。
磨損的陶瓷內襯彎頭
傳統彎頭的磨耗問題與改善措施
傳統彎頭的問題點
彎頭內壁快速磨損：輸送物從直管進入彎頭時，會直接撞擊管壁，並在反彈後再次衝擊，導致彎頭內壁快速磨耗。
流量下降與堵塞現象：衝擊產生亂流，導致輸送物無法順暢通過管道，不僅降低輸送效率，最嚴重時甚至造成管道堵塞。
壓力上升與設備損耗：為解決上述問題，常透過提高系統壓力或在彎頭前導入二次壓縮空氣，但這會加劇彎頭的磨耗，進一步縮短設備壽命。
傳統改善方案與其限制
大曲率彎頭
藉由加大彎頭的曲率半徑，使衝擊範圍擴大，降低單位衝擊壓力，減緩管壁磨損。然而，彎頭內徑變大會增加物料反彈與亂流發生的可能性，反而導致流速下降。此外，在輸送低熔點物料時，與管壁摩擦所產生的熱量可能造成物料熔化，影響產品品質。
T型管與法蘭組合方式
將物料暫時儲存在T型管的端部，作為緩衝以防止直接衝擊。然而，出口側仍持續受到強烈撞擊，導致出口管壁嚴重磨損。粉末狀物料也可能堆積於端部，造成管徑變窄、輸送效率下降，最終甚至完全堵塞。
為解決此問題，若提高壓力或導入二次壓縮空氣，將加速出口側管壁磨耗，設備損傷也會進一步惡化。
耐磨螺旋彎頭的設計與優勢
在某電池製造M公司現場，已持續超過25年將磨損嚴重的彎頭更換為「耐磨螺旋彎頭」，有效解決上述問題。
該彎頭採用特殊的螺旋空間設計，讓輸送物能在彎頭內部平滑流動，避免直接衝擊，顯著降低磨耗。
氣力輸送管道與流體穩定性分析
在氣力輸送系統中，為確保流體穩定性並降低壓力損失，必須特別注意儀表、控制設備、閥門、法蘭等連接方式。
為防止亂流發生，通常會將配管的連接長度設計為管內徑的10倍以上。
流體流動與完全發展流
當流體進入管道時，最初處於螺旋自由振動狀態，尚未受到管壁明顯影響。然而，隨著流體沿管道前進，受到管壁摩擦力影響，速度分布會產生變化。
當速度分布穩定且形成固定流型時，即為「完全發展流」。完全發展流所需的距離取決於雷諾數。一般來說，層流所需的入口長度比紊流更長，這種差異會影響流體的發展過程。
接合部對流體的影響與耐磨螺旋彎頭的優點
在儀表、閥門、法蘭的接合部，因存在段差，流體會產生不規則跳動，導致以下問題：
配管磨損：高速流體的衝擊會加速管壁磨耗，縮短設備壽命。
壓力損失增加：亂流與紊流造成能量損耗，提高系統運行成本。
為解決這些問題，採用「耐磨螺旋彎頭」為有效對策。其設計可利用增壓腔內的正壓穩定亂流與紊流，使流體順利通過彎頭部位，進而達到以下效果：
減少管道磨損，延長設備壽命。
降低壓力損失，提高輸送效率。
透過適當的配管設計與耐磨部件的應用，可提升氣力輸送系統的穩定性與性能，並有效降低維護成本。