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气力输送系统中物料在输送管内的运动状态

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当气固两相流在气力输送装置的水平管内运动时,物料颗粒的重力方向与气流方向垂直。此时,气流产生的水平空气动力分量对颗粒悬浮没有影响,但由于以下垂直分量的存在,因此,水平输送管中的颗粒仍在悬浮状态下输送

1.由于水平输送管中的气流处于湍流状态,因此湍流气流的垂直分速度会产生一个力来悬浮颗粒。根据紊流状态试验,垂直速度分量约占平均分速度的15%

2.水平输送管底部颗粒的上下风速不同。颗粒群处的空气速度较大,即动压较大,静压较小,而颗粒下部的速度较小,动压较小,静压较大。颗粒上部和下部之间产生的静压差使颗粒悬浮

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3.管道底部附近的颗粒在管道内气流的推动下向前滚动。由于气体粘度的存在,颗粒周围的空气被驱动形成循环流。在颗粒上部,循环方向与管内气流方向相同,叠加后速度增大;在颗粒的下部,循环与管道中的流动方向相反。堆积后速度降低,由于颗粒上部速度和动压的增加,静压降低;颗粒下部的速度减小,动压减小,静压增大。因此,颗粒的上部和下部之间存在静压差,对颗粒产生提升力,使颗粒悬浮并滚动

4.由于颗粒形状不规则,由气流作用产生的垂直分量

5.由于颗粒之间的跳跃或颗粒与管壁之间的碰撞而产生的垂直方向上的反作用力分量

在上述力的作用下,材料颗粒将悬浮在水平管道中,随着气流向前跳跃,依次起降,漂浮时下沉

 

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气力输送物料在立管中的运动状态

气力输送装置的立管中,由于空气速度大于物料悬浮速度,物料粉末将持续向上移动。同时,由于气力输送所选择的气力输送速度一般大大超过层流的临界速度,且两相流处于紊流状态,物料颗粒除上升外,还受流向垂直运动分量的影响,输送的物料颗粒大小和形状不规则,以及颗粒之间或与管壁的碰撞,物料颗粒在气流不均匀的推力下不断旋转和摇摆,因此物料颗粒不会直线上升,但在两相流上升过程中,由于物料颗粒之间、物料与管壁之间的摩擦、碰撞和粘附,以及管段上的风速分布不均匀,以不规则曲线上升,物料悬浮和上升所需的实际风速大于物料颗粒的理论计算悬浮速度

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在物料垂直输送中,气流阻力与物料颗粒群的重力处于同一直线上。然而,由于实际垂直输送管道中颗粒流运动的复杂性,它不断受到垂直于运动前进方向的力的干扰,物料颗粒流将形成不规则的交错蛇形运动,因此,物料颗粒流在垂直输送系统中形成稳定、均匀分布的两相流。


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