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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.气力输送的发展 蒋存刚 李勇 (青岛岛科技大学学机电学院院 2666042)摘要: 本本文主要介介绍了气力力输送的发发展及其特特点，这种种技术是极极有应用前前景，同时时指出，气气力输送的的压降分析析在气力输输送设计中中的重要性性，并且讨讨论了气力力输送的压压降计算公公式和未来来的研究方方向。关键词: 气力输输送 压压降 发发展 中图分类号号：TQ0022.33 文献标识识码：B引言管道气力输输送、管道道水力输送送和集装物物容器式管管道输送技技术均是方方兴未艾
2、的的新学科和和边缘学科科，它们是是利用有压压气体或液液体作为载载体在密闭闭的管道中中达到运送送散料或用用容器车等等输送成型型物品。这这三种管道道技术对我我国来说也也是一门年年轻而极具具有光广阔阔营运前景景的有待研研究开发和和应用的技技术。直到到现在，不不管是在理理论方面还还是在实际际应用方面面，许多问问题远未得得得到很好好地解决。管管道物料输输送技术属属于两相流流技术，它它有别于输输水、输气气和输油等等单相流输输送，是气气固、固液液或气固液液两相流或或多相流。粉粉体的气力力输送是利利用气体为为载体,在在管道或容容器中输送送粉体物料料的一种方方法，在气气力输送中中，混合介介质是气体体和粉粒体体，
3、一般使使用的气体体是空气,当要求输输送的物料料不能被氧氧化时, 使用氮气气或惰性气气体, 因因而属于气气固两相流流。1. 气力输送研研究的发展展1.1 国国外的发展展气力输送技技术已有一一百多年的的发展历史史。早在 18100 年 UUedhuu-rstt就提出了了邮件气力力输送方案案，18224 年 Valllansee 最先建建立了气力力输送实验验装置。11853 年欧洲出出现第一个个气力输送送装置，但但由于当时时科学技术术和工艺水水平的限制制，气力输输送技术在在较长的时时间内没能能得到广泛泛的应用。只只局限于某某些大码头头上的装卸卸。19224年 GGasteerstaaedt 研究过气
4、气固悬浮体体管内流动动。但是许许多经验和和研究成果果分布在各各个部门，交交流不多。有有意识的总总结归纳所所遇到的各各种现象，用用气固两相相流的统一一观点系统统地分析和和研究，则则是19440年后才才开始。两两相流（ttwo-pphasee floow）的名名词在19949年才才见诸文献献。五十年年代以后论论文数量显显著增加，内内容包括两两项流边界界层、流态态化技术、激激波在两相相流混合介介质中的传传播、空化化理论、喷喷管理论等等。19556年Inngeboo研究了颗颗粒群阻力力系数试验验公式。11961年年Streeeterr主编的流流体力学手手册有专门门的一节介介绍两相流流。六十年年代后，越
5、越来越多的的学者探索索描述两相相流运动的的基本方程程。早期的的工作有MMarblle、Muurrayy、Pannton 等。20世纪660年代，英英国Braadforrd大学的的Dr.WWilliiams建建立了粉粒粒技术研究究院；并创创刊了Poowderr Tecchnollogy 杂志。CCambrridgee大学的JJ.F.DDaviddson 和D.HHarriison 19711年出版了了Fluiidizaationn. Kllinziing在粉粉体的物性性以及气力力输送进行行了较深入入地研究，TTsujii,Y在气气力输送气气固两相流流动的数值值计算方面面作了大量量的工作。ZZen
6、z就就气-固流流动特性进进行了广泛泛的研究，提提出了单颗颗粒在水平平管线上的的沉积速度度的关联式式，前苏联联学者克列列因、高尔尔得什琴、李李克洛夫斯斯基等对谷谷物、水泥泥等材料以以弹性力学学理论和实实验结果为为基础，进进行了散粒粒体结构力力学的基本本问题研究究，包括散散粒体的性性质及其应应力状态等等问题的研研究。井尹尹固赫、俊俊腾获得了了在水平输输送线上固固体和气体体的速度分分布，Ween对水平平中曳力和和压降进行行了实验研研究，提出出了气固存存在滑动。1970年年，日本学学者久保辉辉一郎、水水渡英二，对对粉体的力力学特性和和运动理论论进行了研研究。19985年，近近尺正敏、金金槔孝文针针对颗
7、粒间间作用力进进行了深入入地研究。上上潼具贞用用流体力学学和固体摩摩擦理论的的方法，建建立管道颗颗粒流动的的运动模型型，试图得得到一种解解析解，建建立了许多多不合理的的假设，分分析了可利利用的理论论速度，但但与实际情情况相差很很大，其方方法不适用用于非均匀匀悬浮流管管流。研究流场中中单颗粒或或有着相互互作用的多多颗粒运动动，以及考考察含有颗颗粒的流场场本身可用用来推测流流场中有关关的流动信信息，如探探讨作用在在颗粒上的的合力和通通过对流场场平均得到到的流变性性质等， 关于这方方面的研究究成果，有有19655年Einnsteiin的有效效粘性理论论，19775年Tcchen 提出的关关于小颗粒粒
8、在均匀紊紊流中运动动受力和扩扩散的理论论。颗粒流流的研究得得到了迅速速的发展，这这方面Saavagee、Lunn等都做出出了相应的的论述。Von KKarmaan学院的的Lourrencoo 等人所所进行的气气固两相紊紊流运动模模型的研究究有独特的的地方。将将固相与稀稀薄气体分分子运动相相比拟，用用方程描述述，而气相相用连续介介质模型描描述。对稀稀相管道紊紊动两相流流，所应用用的运动模模型的数值值计算结果果与实验能能够很好符符合。两相相流的运动动模型和连连续介质模模型分别从从微观和宏宏观描述两两相流动。1.2 国国内的发展展我国的散料料及气力输输送技术的的研究起步步较晚，880年代，在在中科院
9、化化冶所郭慕慕孙院士的的倡议下，我我国成立了了“中国颗粒粒学会”。中科院院化冶所、清清华大学、西西安交通大大学、浙江江大学、大大连理工大大学、同济济大学、上上海海运学学院、山东东建材学院院等单位在在散料颗粒粒学及气力力输送技术术方面作了了一些有益益的工作。1978年年，中国科科学院化工工冶金研究究说的李洪洪钟，就垂垂直气力输输送压强降降计算方法法进行了深深入地研究究。19880年，华华东化工学学院的杨伦伦对脉冲气气刀式栓流流密相气力力输送进行行了研究。11987年年，樊建人人，岑可法法等在单元元内颗粒源源模型的基基础上，提提出了脉动动频谱随机机轨道模型型，该模型型采用湍流流双方称模模型求解气气
10、相湍流速速度场，并并用随机的的傅立叶级级数来模拟拟气流的脉脉动速度，但但该模型需需要给出三三维空间中中颗粒场的的详细信息息。19888年陈越越南、杨晓晓清对SIIMPLEE方法作了了推广，提提出了一种种求解二维维湍流稀相相气固两相相流动的数数值方法。1992年年，陆厚根根和马魁用用两个形状状指数，来来表征粉煤煤灰颗粒形形貌。19990年上上海海运学学院的余达达银等对气气力输送进进行的优化化设计，11992年年，余洲生生又对长距距离水平输输送进行了了有益的探探讨。1996年年，清华大大学的魏飞飞、陈卫、金金涌、俞芷芷青就气固固并行系统统中弥散颗颗粒混合行行为进行了了系统的研研究。应用用磷光颗粒粒
11、示踪技术术，研究了了气固并行行系统中弥弥散颗粒的的轴、径向向混合行为为，给出了了在实验条条件下气固固并流上并并行系统弥弥散颗粒的的轴、径向向Pecllet数的的关联式。1996年年，北京科科技大学的的洪江、沈沈颐生等就就低气速高高混合比水水平气力输输送临界速速度进行了了较深入地地研究。11998年年，陈利东东、沈颐生生、仓大强强又对浓相相气力输送送的流型及及稳定性判判定进行了了实验研究究，提出了了一种检测测流型稳定定性的方法法。1999年年，西北工工大的魏进进家等，利利用两相湍湍流KETT模型对9900弯管内气气固两相湍湍流流动进进行了数值值模拟，得得到了弯管管内两相流流动的一些些规律。2.气
12、力输输送的分类类气力输送及及相关技术术广泛应用用于建材、化化工、粮食食、冶金、采采矿、环保保、轻工、能能源等部门门，并且往往往成为设设备的经济济安全稳定定运行、开开发新的工工艺流程、发发展新型气气固输送的的关键技术术。在工厂厂车间内部部和建筑、公公路、铁路路、传播的的运输作业业中，对各各种份末状状、颗粒状状。纤维状状、和叶片片状的物料料，如水泥泥，石灰，面面粉、谷物物、煤粉、炸炸药、化肥肥、化工原原料、型砂砂、棉花、羊羊毛、烟丝丝、茶叶、炭炭黑、木屑屑等，越来来越广泛地地采用散料料的存贮和和气力输送送的方式。气气力输送和和其它设备备相比具有有一系列的的优点：生生产率高、设设备的构造造简单、管管
13、理方便、自自动化程度度高、节省省劳动力、易易装载、防防潮、防污污染。特别别是在车进进内部应用用时，可将将输送过程程和工艺过过程相结合合，简化工工艺过程和和设备。如如水泥有袋袋装改为散散装，是用用气力输送送罐车后，可可提高劳动动生产效率率20倍；改善劳顿顿条件，减减少水泥粉粉尘外卸，防防止污染环环境。管道气力输输送技术属属于气固两两相流，已已有一百多多年的，然然而直到现现在，由于于其机理的的复杂性，只只到现在还还没有建立立一套完善善的理论，大大多数设计计的及使用用的输送系系统都是建建立在实验验的基础上上，这导致致了其理论论的发展远远远落后于于其在工业业上的应用用。随着我国工工业，农业业现代化的的
14、进程，物物料的搬运运日趋频繁繁，特别是是在化工、钢钢铁、冶金金等企业中中，大部分分动力消耗耗于原料和和制成品的的运输,因因此迫切需需要寻找一一些经济、省省力的搬运运方式。对对于粉粒的的搬运，气气力输送是是一种最为为经济、省省力、便于于实现自动动化的搬运运方式。近近些年来，在在工厂车间间内部和建建筑、铁路路、船舶的的运输作业业中，对各各种粉沫状状，颗粒状状、纤维状状和叶片状状的物料，如如面粉、水水泥、谷物物、煤、粉粉煤灰、铝铝矾土、石石灰、化肥肥、型砂、棉棉花、羊毛毛、烟丝、茶茶叶、炭黑黑、等，越越来越广泛泛地采用了了气力输送送的方式。气气力输送是是指利用气气体为载体体，利用气气体前后压压差产生
15、的的压降提供供能量来连连续地输送送管道中的的物料的一一种工艺。气力输送一一般分为两两大类，吸吸送式和压压送式，它它们各有各各的优点和和缺点。物料在输送送管道中的的流动状态态实际很复复杂, 主主要随气流流速度、气气流中的物物料量和物物料本身特特性等的不不同而变化化。通常,根据输送送管道中压压力是正压压还是负压压将其分为为吸送式和和压送; 除此此之外, 根据气流流速度的大大小及物料料量的多少少, 物料料在输送管管道中的流流动状态也也可分为两两大类： 一类为悬悬浮流, 物料颗粒粒依靠高速速气流的动动压而被推推动；另一一类为栓流流, 物料料颗粒依靠靠气流的动动压或静压压而被推动动。气力输输送系统的的分
16、类方法法还有：按按在输送管管道中形成成气流的方方法, 按按输送压力力的高低, 可分为为高压式和和低压式；按发送装装置的不同同, 可分分为机械式式和仓压式式；按输送送管的配置置形式, 可分为单单管输送和和双管输送送, 双管管输送又分分为内旁通通道式和外外旁通管式式；按气源源提供方式式的不同, 可分为为连续供气气和脉冲供供气。2.1 吸吸送式气力力输送系统统 吸送送式气力输输送简图见见图（1），气气源设备在在系统的末末端。当风风机运转后后，整个系系统形成负压，管道道内外产生生压差，空空气被吸入入输料管道道。物料也也从吸嘴被被空气带入入管道，通通过管道进进入分离收收集器，然然后物料通通过旋转供供料器
17、进入入储料罐，而而空气则通通过收集器器中的过滤滤设备从风风机中排除除。 图图（1）2.2 压压送式气力力输送系统统压送式气力力输送见图图（2）。气气源在输送送设备的前前端，因此此，物料进进入输送罐罐必须使用用有密封压压力的供料料装置。一一般在低压压时，使用用的是旋转转供料器；高压时，使使用流化罐罐。物料通通过阀门进进入输送罐罐，再通过过蝶阀进入入流化罐，通通过量位仪仪或者称量量秤控制其其进料量，当当达到要求求后，蝶阀阀关闭，通通入空气使使物料流态态化，开启启流态化下下端的阀门门，通过空空气将物料料和空气的的混合物压压入管道。 图（22）3.气力输输送的特点点3.1 优优点1、 与其他散状状固体
18、物料料的输送设设备相比,气力输送送系统是小小颗粒固体体物料连续续输送最合合适的输送送设备, 同样也适适于间断地地将大量的的颗粒物料料从罐车、铁铁路车辆和和货船输送送至贮仓。2、 可充分利用用空间。带带式输送机机、螺旋输输送机、埋埋刮板输送送机等输送送机械实质质上是朝一一个方向输输送, 而而气力输送送系统可以以向上、向向下或围绕绕建筑物、大大的设备及及其他障碍碍物输送物物料,其输输送管可高高出或避开开其他装置置或设备所所占用的空空间。3、 所采用的各各种固体物物料输送泵泵、流量分分配器以及及接受器的的操作非常常类似于流流体设备的的操作, 因此大多多数气力输输送关系很很容易实现现自动控制制, 由一
19、一个中心控控制台操作作。4、 与其他散状状固体物料料的输送设设备相比,其着火和和爆炸的危危险性小。5、 设计比较好好的气力输输送系统常常常是干净净的, 并并且消除了了对环境的的污染。在在负压输送送时, 任任何一处的的空气泄漏漏都是向内内的,因此此物料的污污染就可限限制到最小小。6、 输送物料可可以散装, 操作效效率高, 包装和和装卸费用用低。7、 设备简单, 占地面面积小, 可充分分利用空间间, 设备的的投资和维维修费用少少。8、 可以实现由由数点集中中送往一处处，或由一一处分散送送往数点的的远。9、 对于化学性性能不稳定定的物料，可可以采用惰惰性气体输输送。10、利于于安全生产产，改善车车间
20、卫生条条件，防止止灰尘、粉粉尘的外扬扬，有利于于环境保护护。 3.2缺点点1、 与其他散状状固体物料料输送设备备相比, 气力输送送系统动力力消耗较大大, 特别别是稀相气气力输送系系统。2、 使用受到限限制。气力力输送系统统只能用于于输送干燥燥、无磨琢琢性、有时时还需要能能自由流动动的物料。如如果成品不不允许破碎碎, 则脆脆性的、易易于碎裂的的物料不宜宜采用稀相相气力输送送。除非是是特殊设计计, 否则则易吸潮、结结块的物料料也不宜采采用气力输输送系统。易易氧化的物物料不宜用用空气输送送,但可以以采用带有有气体循环环返回的惰惰性气体来来代替空气气。3、 输送距离受受到限制。至至目前为止止,气力输输
21、送系统只只能用于比比较短的输输送距离,一般小于于300, 对较较黏的物料料则更短,例如炭黑黑,目前只只能输送2250。4、 物料特性如如堆积密度度、粒度、硬硬度、休止止角、磨琢琢性等的微微小变化,都能造成成操作上的的困难。4.管道中中物料流动动方式物料在管道道中的流动动一般分为为两种方式式：一种为为稀相悬浮浮流，另一一种为密相相输送。在在密相中大大致又分为为四种：连连续密相流流、有沉积积层栓流、无无沉积层栓栓流和沙丘丘流。还有有一种是介介于密相和和稀相流之之间的带沉沉积层的悬悬浮流。在在这几种流流动中，带带沉积层的的悬浮流所所需要的压压降最低，而而连续密相相输送和高高气速稀相相输送所需需要的压
22、降降最大。它它们的分布布及气速和和压降之间间的关系大大致如图（33）。当气速很高高时，大约约在15mm/s220m/ss以上，通通常被输送送物料都以以稀相输送送，其输送送的速度要要大于物料料的悬浮速速度，否则则就会产生生沉积层。当气速低于于悬浮速度度时，就会会产生带沉沉积层的悬悬浮流，在在悬浮层中中的粒子有有可能被加加速，也有有可能沉降降到沉积层层。当气速继续续下降，就就产生了我我们通常所所说的沙丘丘流。沙丘丘状输送物物料时效率率较低，因因为料团的的各个粒子子要加速。料料栓输送壁壁磨擦是产产生的主要要能量损失失。由于料料栓的形成成可以说是是不连续相相流动的极极限情况，壁壁摩擦的增增大需要很很高
23、的输送送压力。同同时，由于于不同大小小和速度的的沙丘在移移动时会碰碰撞合并成成料栓，而而完整的料料栓还可能能因并栓而而加长，在在栓流输送送时，可以以观察到料料栓长度变变化很大，即即使采取人人为强制成成栓手段，情情况也是这这样，由于于不连续流流的这种瞬瞬变本质，使使的实际上上不可能精精确预测出出何时物料料开始自然然成拴。 图（3）当气速再下下降，物料料就成栓状状流动，对对于本质上上（或很少少）无黏聚聚性的物料料，一般形形成有沉积积层的栓流流，料栓以以大约最大大填充密度度充满管道道截面，在在料栓之间间，管上部部为含有一一些分散料料粒的空气气，管下部部为料粒层层，每个料料栓移动时时，都会铲铲起其前面
24、面的沉积层层，而在料料栓尾部则则不断有下下相同的沉沉积层。对对于这种栓栓流，当气气速降低到到某一值，物物料颗粒回回从“满管流动动”转变成“剪切流动动”，次转折折点出现在在物料以栓栓流通过管管道的最低低速度也是是最佳速度度处，但由由于各种因因素，实际际上的输送送气速要高高于此速度度。而对于于黏聚性物物料有可能能形成无沉沉积层栓流流。这种料料栓也可以以通过脉冲冲气刀获得得，这类料料栓在流动动时很少有有料层剥落落而遗留在在一个料栓栓后面。料料栓在前后后气栓静压压差的推动动下，呈柱柱状运动而而被输送到到卸料处。当气速相当当低时，产产生连续密密相流动，这这种流动是是人们最希希望得到的的，在这种种情况下，
25、物物料完全占占据管道，通通过静压压压送来输送送物料，其其输送量大大，需要的的气量最小小，磨损相相对于其它它流动方式式也最小，但但是要求压压力却很高高，容易堵堵塞而且输输送的距离离很短，能能够进行连连续密相流流输送的物物料种类也也有限，其其要求被输输送的物料料通气性好好、能流态态化，物料料堆积密度度要小，一一般这类物物料都属于于typiicallly Geeldarrt Grroup A(tyypicaally Gelddart Grouup A类类型的粒子子密度小于于1.4gg/cm33,粒子直直径的分布布范围比较较集中)物物料。总之，物料料在管道中中的流动很很复杂，而而且在现在在工业中所所使
26、用的输输送系统中中，物料在在管中的流流动方式很很少是其中中的一种，有有时，可能能是其中的的一种或两两种流动方方式，有的的甚至产生生三种流动动情况。例例如在青岛岛高校软控控给青岛黄黄海轮胎集集团设计的的气力输送送碳黑系统统，物料刚刚开始进入入管道中时时，其是栓栓状，当随随着气速的的增加，粒粒子的速度度也开始增增加，这种种栓状变成成了带沉积积层的栓流流，到输送送的末段，碳碳黑的流动动方式变成成了沙丘流流。5.管道压压降计算的的发展在气力输送送中，对压压降的计算算或分析是是气力输送送设计中的的一个重要要环节，其其发展到现现在人们都都没完全搞搞清楚，而而且这些不不管是从理理论推导还还是经验得得到的公式
27、式都局限于于特定的条条件下，很很少有通用用的压降计计算公式。随随着各种密密相输运装装置的出现现和发展，作作为密相输输送装置设设计的基本本参数压压降就成为为气力输运运理论的一一个重要研研究课题。计算水平管管道的压降降的方法基基本上可分分为压降比比法、经验验公式法、附附加压降法法和力平衡衡法。5.1压降降法压降比法是是Gasttersttadt于于19244年提出的的最早计算算压降的一一种方法。压压降比定义义为气固两两相混合物物流经管道道的总压降降t与纯空气气气流以气气固混合物物中气相相相同的速度度经同根管管道时产生生的压降gg之比，通通过实验直直接确定输输送特征与与总压降的的关系，其其关联式一一
28、般为： 系数为混合合比，系数数K由实验验确定，它它与实验条条件和物性性有关。总总的来说该该方法具有有局限性，在在密相输送送中用的较较少。5.2经验验公式法1951年年，Albbrighht【】等由由试验数据据得到： 其中，为气气固混合物物质量流率率，为气固固混合物密密度。1959年年，Wenn和Simmons【22】由试验验得稳定段段实验式为为： 为粒子速度度，D为输输送管道直直径，为粒粒子直径，为栓柱长度。1981年年Klinnzingg和Matthur【33】对于RR e 1的的低速运动动借用了多多孔介质概概念得到： 其中 为气气体穿过物物料的渗透透率。对于于较高气速速输送，认认为下式是是
29、合适的：1990年年 Gelldartt和 Liing【44】由试验验得稳定输输送时压降降可表示为为：其中经验常常数A和aa有以下关关系确定：经验公式的的优点在于于计算简单单，利于工工程应用，但但其精度普普遍偏低，一一些公式为为了提高精精度采取了了分段表示示压降的方方法，这实实际是一种种将管内某某种流动特特性与亚将将联系在一一起的方法法，回避了了流形与压压降间的关关系，并没没有揭示密密相输送的的机理。5.3附加加压降法1959 年Barrth【55】提出附附加压降法法，指出气气固两相流流动的总压压降由一些些具有一定定物理意义义的各种压压降组成，一一般表示为为：分别为稳定定时气体体体和固体造造成
30、的压降降，在一般般输送条件件下很小可可以忽略不不计，在实实际生产中中，尤其是是中长距离离输送， 相比小得得多。稳定定段附加压压降主要有有两种形式式，其一为为基于固体体颗粒速度度的表达式式：其中为固体体摩擦系数数。其二为基于于气体速度度的表达式式：其中为附加加压降系数数。气体摩擦压压降一般表表达为：为气体摩擦擦系数。目目前所有附附加压降研研究的差异异就在于研研究者提出出的、的表达式式的不同。由由于物性的的变化、输输送装置的的不同，且且由于各实实验的输送送时的流型型往往不能能确定，同同时，输送送装置、物物性的变化化也使得各各研究者的的结果相差差较大。经验公式的的优点在于于计算简单单，利于工工程应用
31、，但但其精度普普遍偏低，一一些公式为为了提高精精度采取了了分段表示示压降的方方法，这实实际是一种种将管内某某种流动特特性与压降降联系在一一起的方法法，回避了了流形与压压降间的关关系，并没没有揭示密密相输运的的机理。由以上综述述可知，密密相输运相相当复杂，只只有在设计计时选用与与之相近的的实验条件件下所得到到的经验公公式才能使使设计合理理和可靠。随随着密相输输运装置的的发展，仅仅用经验性性质的压降降比法、经经验公式法法和附加压压降法已满满足不了精精确设计输输运装置的的要求。为为了避免主主观因素对对压降计算算的影响，部部分学者从从分析输送送机理出发发，根据气气固两相流流动的力平平衡方程出出发求解压
32、压降，称为为力平衡法法。与前三三种方法相相比，这种种方法具有有明确的物物理意义和和理论基础础，相应地地计算结果果精度较高高。5.4力平平衡法在前面密相相输运分类类的综述中中已经提到到，密相输输运从流态态上基本可可以分为分分层流体和和柱塞流两两大类，下下面将就这这两类流动动分别论述述。5.4.11柱塞流1974 年，Weeber【66】假设管管壁摩擦力力为柱塞重重量与壁摩摩擦系数之之积，柱塞塞内部各种种机械力不不变，提出出基于移动动填充床力力平衡的压压降公式：式中、分别别是柱塞后后端和前端端的压力，为柱塞移动速度，为单一柱塞长度，R为通用气体常数，T 为绝对温度 式中为管道道倾斜角，为管道壁摩擦
33、角。Aziz 和 Kllinziing【77】认为吸吸附性粉体体柱塞输送送存在两种种壁剪切应应力：一是是经典壁摩摩擦力，为为柱塞重量量与滑动摩摩擦系数之之积；其二二位粉体力力学壁摩擦擦力，可由由吸附性强强的细小粉粉体的 MMohr 应力圆决决定，仅 Webeer 公式式不能很好好地计算粉粉体柱塞输输送压降。他他们在模型型中加入了了粉体力学学壁摩擦力力并由 MMohr 应力圆得得到水平管管道全压降降的计算公公式：实验证明该该式计算的的精度较高高。Konraad【】等观观察水平输输运流型，通通过引入粉粉体力学理理论，假设设气固两相相柱塞流型型与气液两两相柱塞流流型相似，建建立了水平平管道压降降的计
34、算公公式，成功功计算了柱柱塞输送的的全长压降降。在长 6.3mmm，内径径 47.3mm 的玻璃管管中输送直直径为4mmm 的聚聚乙烯，实实验数据与与模型计算算结果相比比较二者相相当吻合。1994 年 B. Mi, P. W. WWypycch【】对大大颗粒物料料栓柱流进进行研究，得得到了在水水平管道中中栓柱运动动所需的最最小表观气气流速度，并并且由实验验得到栓柱柱速度与表表观气流速速度成线性性关系19995 年年，他们对对大颗粒物物料栓柱流流的壁面压压力进行了了实验研究究15，发现壁壁面压力在在栓柱内与与长度成指指数关系，由由栓柱前后后的应力决决定。对于于给定的物物料，壁面面应力与空空气质量
35、流流量成正比比线性关系系，并且在在水平管道道中，壁面面应力处于于主动状态态。为管道道内的全程程压降的计计算提供了了基础。11997 年，R. Pann 和 PP.W.WWypycch【】研究了了栓柱流的的全程压降降，从适用用于固定床床的 Errgun 公式出发发，利用粉粉体应力理理论和 BBlackk plaasticc pellletss, Ureea, SSemollina,Maizze geerm 等等物料的实实验结果，提提出了半经经验的全程程压降计算算步骤，与与实验结果果吻合程度度较好。5.4.22分层流1969 年 Muuscheelknaautz 和 Krrambrrock【】对分
36、分层流动进进行研究，通通过对管道道下层线条条流的受力力分析，可可把总压降降表示为：式中 为重力系系数， 为为悬浮流所所占面积与与管道截面面积之比。1974 年 Muuscheelknaautz 和 Woojahnn【】引引入悬浮输输送最大混混合比 和和下层线条条层速度，发发现：式中为完全全悬浮流中中固体颗粒粒速度，而而且存在：1980 年 Wiirth【】进行行了粗大颗颗粒的分层层流动试验验，认为对对于密相分分层流，根根据受力分分析得到：为线条流流层空隙度度，一般取取为 0.4。通过过质量、动动量守恒方方程确定后后最终变为为：为线条流层层混合比。WWirthh 由实验验确定适用用所用物料料的经
37、验常常数 k0.08826，摩摩擦数。1989 年 Myyler【】、ZZaltaash【】将热热力学相似似用于探讨讨分层流动动的气力输输送机理，将将分层流上上层稀相和和下层密相相看作两种种相状态，运运用 Vaan Deer Waaals 方程在一一定程度上上较好地讨讨论了分层层流动过程程。但是这这种相模拟拟方法还处处于依赖实实验数据和和实验观察察阶段，且且与实际过过程相比相相似是有限限度的。11993 年，我国国北京科技技大学的洪洪江，沈颐颐身等针对对分层流动动，通过分分析水平气气固分层流流动时悬浮浮流层与滑滑动床层之之间的相互互作用，建建立了分层层流动模型型。得到以以下结论：稳定分层层流动
38、输送送时，颗粒粒越细，悬悬浮颗粒越越易集中于于滑动床表表面。低气气速输送阻阻力主要是是滑动床壁壁摩擦力，较较高气速输输送时最主主要阻力是是悬浮颗粒粒壁摩擦力力，层间颗颗粒相剪切切力是滑动动床移动的的主要动力力。19995 年，洪洪江等在提提出的分层层流动模型型的基础上上，建立了了分层流动动输送相图图，可以方方便地预测测管内输送送流型，从从而防止在在某一给定定输送量下下，不稳定定流动的发发生，对于于高炉大量量喷吹有重重要的实用用价值。并并且与 MMuschhelknnautzz 和Woojahnn 提出的的模型相比比较，在较较高和较低低气速下比比较吻合。由以上的综综述可以看看到，由于于气力输送送
39、系统内流流动情况复复杂，特别别是密相输输运机理尚尚不十分清清楚，因此此气力输送送的压降计计算基本都都是建立在在实验的基基础之上，各各个计算公公式基本都都与物料的的基本性质质，流动的的具体状态态相关。其其中Konnrad13等等提出的计计算模型物物理意义明明确，虽然然计算步骤骤复杂，但但适用范围围较广，在在研究中经经常被采用用或者借鉴鉴。6. 国内内外研究工工作的前沿沿气力输送虽虽然有一百百多年的历历史，但只只是近十几几年来才发发展起来，理理论还很不不完善，远远落后于应应用技术，需需要作大量量的研究工工作。目前前国内外理理论研究工工作主要在在以下几个个方面展开开。1） 质点运动规规律、湍流流扩散
40、流体体相与分散散相互相作作用、固体体颗粒与固固体表面相相互作用机机理；2） 硫化床中气气固两相流流动宏观运运动控制的的研究；3） 流态化气固固两相流动动非线形动动力学特性性的研究；4） 高压密相气气固两相流流动控制方方法的研究究；5） 气固两相流流动流速与与管壁磨损损关系的研研究；6） 颗粒间形体体效应作用用规律研究究；7） 粉体的本征征粘聚机理理和流态化化团聚过程程研究；8） 复杂几何通通、复杂多多组分多相相流的动态态特性的研研究；9） 建立两相流流理论模型型、基本控控制方程与与闭合条件件、离散化化方法与离离散方程求求解以及计计算机程序序的就研究究；10) 输输送中的压压降计算及及阻力分析析
41、。结束语近年来,气气力输送技技术在各个个领域得到到迅速发展展和应用,但至今这这种输送方方式仍没有有形成完善善的一门技技术,其理理论研究大大大落后于于实际应用用。气力输输送系统的的型式很多多,其配置置也不同。气气力输送与与其他输送送方式相比比有一系列列优点,它它的选型除除了考虑经经济性外,还与输送送物料的特特性有关。参考文献【1】 Albrrightt CW, Hddden JJH, Simoon HPP et al. Ind Eng.Chemm.Voll.43, 19556: 11837-18400【2】 Wen CY, Simmon HHP. AALCHEE Jouurnall. Vool.
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