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      食品工廠設(shè)計(jì)之物料在直管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

      文章來(lái)源 作者: 時(shí)間:2019-07-16 16:18

      下面筆者我給大家介紹下食品工廠設(shè)計(jì)之物料在直管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

      1、物料顆粒在垂直直管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

      在垂直輸料管中,物料顆粒的重力與氣流動(dòng)力處在同一直線上,但方向相反。當(dāng)氣流速度大于物料懸浮速度時(shí),物料顆粒就向上運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由于紊流使與流向相垂直的速度分量存在,另外由于顆粒形狀不規(guī)則、渦流影響以及顆粒之間或顆粒與管壁之間的碰撞所引起的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的馬格努斯效應(yīng),使顆粒會(huì)受到垂直于運(yùn)動(dòng)方向的力。故物料在輸料管中的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變得十分復(fù)雜,往往呈一種不規(guī)則的曲線上升運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則程度,與物料性質(zhì)、兩相流在輸料管中的濃度以及氣流速度的大小密切相關(guān)。

       

      2. 物料顆粒在水平管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

      (1)物料單顆粒在水平管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)  當(dāng)氣流速度很小時(shí),物料顆粒在管底不動(dòng);當(dāng)氣流速度大于某一最低值時(shí),物料顆粒開(kāi)始運(yùn)動(dòng),主要是滾動(dòng),滑動(dòng)較少。當(dāng)氣流速度進(jìn)一步增大,物料顆粒即離開(kāi)管底做間斷懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng),即一會(huì)兒跳到氣流中,一會(huì)兒又由氣流中沉到管底,接著沿管底滾動(dòng)一段距離,或者馬上又懸浮到氣流中,周而復(fù)始地進(jìn)行。當(dāng)氣流速度再增加,物料顆粒就處于完全懸浮狀態(tài),又由于顆粒本身重力的作用,它不是直線前進(jìn),而是邊浮邊沉地向前運(yùn)動(dòng)。

      (2)水平管道中物料顆粒懸浮因素  在水平管道內(nèi),物料顆粒的重力方向與氣流對(duì)顆粒的推力方向垂直,空氣動(dòng)力對(duì)顆粒的懸浮不起直接作用。而是除水平推力之外的幾種對(duì)抗重力的作用,使物料顆粒懸浮。

      (3)物料顆粒群在水平管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)  輸料管中物料群的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是隨氣流速度和濃度的不同而有顯著變化的,即氣流速度越大,粒越接近均勻分布,氣流速度越小,越容易出現(xiàn)集團(tuán)流,直至產(chǎn)生堵塞。

      ①均勻流(懸浮流): 顆粒在管道中呈均勻分散的懸浮流動(dòng)狀態(tài),這是低壓稀相氣力輸送的理想流動(dòng)狀態(tài)。但只有輸送量很小的粉狀物料,風(fēng)速很高、濃度很低時(shí)才能出現(xiàn)。

      ②管底流: 當(dāng)風(fēng)速減小時(shí),在水平管中顆粒多集聚在管底,但未出現(xiàn)停滯,即處于管道上下部懸浮量不同的流動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于這種流態(tài),當(dāng)風(fēng)速不變,只要增高混合比時(shí),就會(huì)進(jìn)一步增多管底流。

      ③疏密流: 當(dāng)風(fēng)速再降低或再增高濃度時(shí),則出現(xiàn)非定常的疏密流。氣流壓力出現(xiàn)脈動(dòng)現(xiàn)象,密集部分的下部速度小,上部速度大,密集部全體呈現(xiàn)邊旋轉(zhuǎn)邊前進(jìn),但其中速度快的小顆粒逐漸跑掉。如果形成速度較慢的顆粒群集團(tuán),但未停滯,部分顆粒在管底滑動(dòng),則這是顆粒懸浮輸送極限狀態(tài)。

      ④集團(tuán)流(停滯流):疏密流的風(fēng)速再降低,則密集部分進(jìn)一步增大,其速度也降低,大部分顆粒失去懸浮能力而在管底開(kāi)始滑動(dòng),形成顆粒群堆積的集團(tuán)流。由于在管底堆集顆粒占據(jù)了有效面積,使管內(nèi)斷面變小,氣流速度在該區(qū)段增大,致使停滯的物料重新被吹走。這樣就形成停滯、積聚、吹走互相交替的不穩(wěn)定輸送狀態(tài),壓力也相應(yīng)地產(chǎn)生脈動(dòng)現(xiàn)象。

      ⑤部分流: 當(dāng)氣流速度過(guò)小時(shí),物料顆粒就要堆積在管底。堆積層上部的物料顆粒在氣流的作用下,將做不規(guī)則的移動(dòng),并隨時(shí)間的推移,堆積層像砂丘移動(dòng)似地流動(dòng)。

      ⑥栓狀流或栓塞流: 堆積的物料層如已充滿管道,則在物料柱前后存在空氣壓力差的情況下,物料將靠此壓差推動(dòng)而輸送。

       食品工廠設(shè)計(jì)之物料在直管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

      3.物料在彎管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

      彎管中物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),已由實(shí)驗(yàn)得出下述結(jié)果:

      ①繞彎管外半徑滑動(dòng)的料層相當(dāng)松散,料速比氣速慢得多;

      ②物料通過(guò)彎管時(shí),經(jīng)過(guò)數(shù)次碰撞,其軌跡為折線,通常在大顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)可以觀察到;

      ③當(dāng)物料以較低的速度與彎管外側(cè)內(nèi)壁碰撞而失去動(dòng)能后,最終將導(dǎo)致顆粒與管壁保持接觸,并沿管壁做減速滑動(dòng);

      ④由于受離心力的作用,在徑向平面內(nèi)形成旋渦,使流動(dòng)狀態(tài)更為復(fù)雜。

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