食品工厂设计之物料在直管道中的运动状态

文章来源 作者: 时间:2019-07-16 16:18

下面笔者我给大家介绍下食品工厂设计之物料在直管道中的运动状态。

1、物料颗粒在垂直直管中的运动状态

在垂直输料管中,物料颗粒的重力与气流动力处在同一直线上,但方向相反。当气流速度大于物料悬浮速度时,物料颗粒就向上运动。同时由于紊流使与流向相垂直的速度分量存在,另外由于颗粒形状不规则、涡流影响以及颗粒之间或颗粒与管壁之间的碰撞所引起的旋转运动而产生的马格努斯效应,使颗粒会受到垂直于运动方向的力。故物料在输料管中的实际运动状态变得十分复杂,往往呈一种不规则的曲线上升运动。这种运动的不规则程度,与物料性质、两相流在输料管中的浓度以及气流速度的大小密切相关。

 

2. 物料颗粒在水平管中的运动状态

(1)物料单颗粒在水平管中的运动状态  当气流速度很小时,物料颗粒在管底不动;当气流速度大于某一最低值时,物料颗粒开始运动,主要是滚动,滑动较少。当气流速度进一步增大,物料颗粒即离开管底做间断悬浮状态运动,即一会儿跳到气流中,一会儿又由气流中沉到管底,接着沿管底滚动一段距离,或者马上又悬浮到气流中,周而复始地进行。当气流速度再增加,物料颗粒就处于完全悬浮状态,又由于颗粒本身重力的作用,它不是直线前进,而是边浮边沉地向前运动。

(2)水平管道中物料颗粒悬浮因素  在水平管道内,物料颗粒的重力方向与气流对颗粒的推力方向垂直,空气动力对颗粒的悬浮不起直接作用。而是除水平推力之外的几种对抗重力的作用,使物料颗粒悬浮。

(3)物料颗粒群在水平管道中的运动状态  输料管中物料群的运动状态是随气流速度和浓度的不同而有显著变化的,即气流速度越大,粒越接近均匀分布,气流速度越小,越容易出现集团流,直至产生堵塞。

①均匀流(悬浮流): 颗粒在管道中呈均匀分散的悬浮流动状态,这是低压稀相气力输送的理想流动状态。但只有输送量很小的粉状物料,风速很高、浓度很低时才能出现。

②管底流: 当风速减小时,在水平管中颗粒多集聚在管底,但未出现停滞,即处于管道上下部悬浮量不同的流动状态。对于这种流态,当风速不变,只要增高混合比时,就会进一步增多管底流。

③疏密流: 当风速再降低或再增高浓度时,则出现非定常的疏密流。气流压力出现脉动现象,密集部分的下部速度小,上部速度大,密集部全体呈现边旋转边前进,但其中速度快的小颗粒逐渐跑掉。如果形成速度较慢的颗粒群集团,但未停滞,部分颗粒在管底滑动,则这是颗粒悬浮输送极限状态。

④集团流(停滞流):疏密流的风速再降低,则密集部分进一步增大,其速度也降低,大部分颗粒失去悬浮能力而在管底开始滑动,形成颗粒群堆积的集团流。由于在管底堆集颗粒占据了有效面积,使管内断面变小,气流速度在该区段增大,致使停滞的物料重新被吹走。这样就形成停滞、积聚、吹走互相交替的不稳定输送状态,压力也相应地产生脉动现象。

⑤部分流: 当气流速度过小时,物料颗粒就要堆积在管底。堆积层上部的物料颗粒在气流的作用下,将做不规则的移动,并随时间的推移,堆积层像砂丘移动似地流动。

⑥栓状流或栓塞流: 堆积的物料层如已充满管道,则在物料柱前后存在空气压力差的情况下,物料将靠此压差推动而输送。

 食品工厂设计之物料在直管道中的运动状态

3.物料在弯管中的运动状态

弯管中物料的运动状态,已由实验得出下述结果:

①绕弯管外半径滑动的料层相当松散,料速比气速慢得多;

②物料通过弯管时,经过数次碰撞,其轨迹为折线,通常在大颗粒运动时可以观察到;

③当物料以较低的速度与弯管外侧内壁碰撞而失去动能后,最终将导致颗粒与管壁保持接触,并沿管壁做减速滑动;

④由于受离心力的作用,在径向平面内形成旋涡,使流动状态更为复杂。

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