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顆粒的推力方向垂直，空氣動(dòng)力對顆粒的懸浮不起直接作用。而是除水平推力之外的幾種對抗重力的作用，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。

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物料通過彎管時(shí)，經(jīng)過數(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。