當(dāng)氣固兩相流在氣力輸送裝置的水平管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),物料顆粒的重力方向與氣流方向垂直。此時(shí),氣流產(chǎn)生的水平空氣動(dòng)力分量對顆粒懸浮沒有影響,但由于以下垂直分量的存在,因此,水平輸送管中的顆粒仍在懸浮狀態(tài)下輸送。
1.由于水平輸送管中的氣流處于湍流狀態(tài),因此湍流氣流的垂直分速度會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力來懸浮顆粒。根據(jù)紊流狀態(tài)試驗(yàn),垂直速度分量約占平均分速度的15%。
2.水平輸送管底部顆粒的上下風(fēng)速不同。顆粒群處的空氣速度較大,即動(dòng)壓較大,靜壓較小,而顆粒下部的速度較小,動(dòng)壓較小,靜壓較大。顆粒上部和下部之間產(chǎn)生的靜壓差使顆粒懸浮。
3.管道底部附近的顆粒在管道內(nèi)氣流的推動(dòng)下向前滾動(dòng)。由于氣體粘度的存在,顆粒周圍的空氣被驅(qū)動(dòng)形成循環(huán)流。在顆粒上部,循環(huán)方向與管內(nèi)氣流方向相同,疊加后速度增大;在顆粒的下部,循環(huán)與管道中的流動(dòng)方向相反。堆積后速度降低,由于顆粒上部速度和動(dòng)壓的增加,靜壓降低;顆粒下部的速度減小,動(dòng)壓減小,靜壓增大。因此,顆粒的上部和下部之間存在靜壓差,對顆粒產(chǎn)生提升力,使顆粒懸浮并滾動(dòng)。
4.由于顆粒形狀不規(guī)則,由氣流作用產(chǎn)生的垂直分量。
5.由于顆粒之間的跳躍或顆粒與管壁之間的碰撞而產(chǎn)生的垂直方向上的反作用力分量
在上述力的作用下,材料顆粒將懸浮在水平管道中,隨著氣流向前跳躍,依次起降,漂浮時(shí)下沉。
氣力輸送物料在立管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
在氣力輸送裝置的立管中,由于空氣速度大于物料懸浮速度,物料粉末將持續(xù)向上移動(dòng)。同時(shí),由于氣力輸送所選擇的氣力輸送速度一般大大超過層流的臨界速度,且兩相流處于紊流狀態(tài),物料顆粒除上升外,還受流向垂直運(yùn)動(dòng)分量的影響,輸送的物料顆粒大小和形狀不規(guī)則,以及顆粒之間或與管壁的碰撞,物料顆粒在氣流不均勻的推力下不斷旋轉(zhuǎn)和搖擺,因此物料顆粒不會(huì)直線上升,但在兩相流上升過程中,由于物料顆粒之間、物料與管壁之間的摩擦、碰撞和粘附,以及管段上的風(fēng)速分布不均勻,以不規(guī)則曲線上升,物料懸浮和上升所需的實(shí)際風(fēng)速大于物料顆粒的理論計(jì)算懸浮速度。
在物料垂直輸送中,氣流阻力與物料顆粒群的重力處于同一直線上。然而,由于實(shí)際垂直輸送管道中顆粒流運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,它不斷受到垂直于運(yùn)動(dòng)前進(jìn)方向的力的干擾,物料顆粒流將形成不規(guī)則的交錯(cuò)蛇形運(yùn)動(dòng),因此,物料顆粒流在垂直輸送系統(tǒng)中形成穩(wěn)定、均勻分布的兩相流。