氣力輸送的基本理論 水平管道中氣流輸送原理

在水平管道中,由於空氣阻力的方向與流向相向而且與重力垂直,因此必須產生適當的力,使纖維介質懸浮,或至少使纖維介質間斷上升,才能順利地完成輸送。在水平管道中,使纖維介質懸浮的力有兩種,一種是因為一般氣力輸運中雷諾數較大而處於紊流狀態,紊流具有垂直方向的分力。另一種是由於纖維介質的形狀不規則,氣流作用使纖維介質產生轉動或沉於管道底部時,上麵流速較大、靜壓較小,上下靜壓差產生升力。
在輸送過程中,當纖維介質懸浮時,重力有使纖維介質下沉於管底的趨向,即產生纖維材料在管道中分布不勻。當纖維材料下沉至管底時,就與管底發生摩擦,速度降低,沿管壁滑動甚至翻滾,然後再躍起,形成螺旋式的運動。這種運動促使臨界雷諾數降低,增加能量消耗並產生分層現象。如果流速再降低,就會在管道底部產生纖維沉積層,沉積層逐漸變厚後出現類似的騰湧與阻塞。
使棉塊沿水平管道開始滑動時的氣流速度稱為啟動速度;在纖維下降過程中,達到空氣阻力與重力相等時的速度叫做終末速度;使棉塊在水平管道中輸送時保持懸空的氣流速度,稱為騰空速度。一般啟動速度接近於終末速度,騰空速度可以根據理論公式推算,輸送纖維或棉塊時,可以按台維斯公式計算理論的騰空速度,亦可以按經驗公式計算:
騰空速度vs =(2.4～3.7)vt
式中:vs ———騰空速度,m/s;
vt ———終末速度,m/s。
因此,在水平管道輸送時,氣流速度應較垂直管道中的大。
在水平管道輸送中,纖維介質的運動速度與流體的相對速度對管道輸送有一定的影響,一般理論分析時,認為纖維介質運動速度應接近於氣流速度。實際上由於所輸送的棉塊很多且大小不一,而且氣流各點流速也不一致,再加上重力的影響,四麵產生了棉塊相互碰撞凝集及與管壁摩擦,使纖維介質的運動速度降低。根據理論推導與實踐總結,幾種物料的輸送速度與混合比見下表。