在水平管道内不同的气流速度和气固比条件下,气固双相流的运动状态有着明显的区别。如果气流速度足够大,物料颗粒可在管内保持均匀分布状态。随着气流速度的减小和气固比增大,颗粒将在水平管道底部分布较密,并相继出现沿流动方向疏密相间,且开始在管中沉积并形成“砂丘”。气流波浪式地从“砂丘”顶部擦过,也可能将部分颗粒或“砂丘”卷走,底下的物料可能实际上停滞不动。当单位时间、单位管段面积上输送的固体质量为零时,代表纯气流通过管道的压力降。在固体质量不为零时,当气流速度足够大时,物料呈现悬浮状态,这时压降随气流速度降低而减小,当减小到一定程度后,物料开始沉积于管底。随着物料沉积,物料占据管断面的比例增大,结果减小了气体流通的断面积,引起压降直线增加,直至物料沉积的数量与流通断面缩小造成实际流速增高而带走的物料量达成平衡。进一步降低气流速度,将因更多物料沉积而导致压力降继续增加。
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. 工学 . 工程热物理及动力工程 . 工程热物理 . 多相流 . ﹝气-固系统﹞ . ﹝悬浮流体力学﹞水平管道悬浮流动
/horizontal suspension flow/
最后更新 2022-12-23
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在水平管道中,气流方向与水平面平行时颗粒呈悬浮状态的流动。
- 英文名称
- horizontal suspension flow
- 所属学科
- 工程热物理及动力工程
在水平管道中,气流方向与水平面平行,管道中颗粒呈悬浮状态,主要取决于气流的紊流脉动,颗粒旋转产生的环流与主流叠加而形成的马格努斯效应,以及颗粒间或与管壁的弹性碰撞等。球形颗粒在对称流场中并无升力存在。但沉落到管道底部的颗粒,由于其周围流速场不对称,颗粒下部产生升力,有可能使沉落到管底的颗粒重新浮起来。由于水平管道悬浮流动升力系数值较小,故水平管道中颗粒的悬浮速度要比垂直管道中大得多。
物料粒度对沉积速度有明显的影响。对于一定粒度范围内密度和形状相同的物料,其沉积速度随粒径加大而增高。对较大的颗粒,其沉积速度随粒度的减小而降低,而粒度减小到一定值以后,颗粒沉积速度减小变得缓慢,然后随着物料粒度减小,沉积速度反而增高,这被认为是非常微小的颗粒受表面效应和静电效应影响的缘故。物料颗粒的形状分为球形和角形两类。角形颗粒的沉积速度较球形颗粒的低。角形颗粒具有不平坦的棱边,在碰到管道底部时,受到旋转动力的作用,有较显著的弹跳,但球形颗粒在擦过管道底部时,趋向于滚动而弹跳较少。在出现沉积现象以前,物料基本上是以不断弹跳和沿管道底部滚动的方式被输送,这样,物料的形状对沉积速度的影响就变得特别大。在水平管内,由于滚动摩擦力很小,所以球形颗粒即使它的重度或尺寸较大,但其沉积速度仍然较小,沉积速度随着管径增大而增加。在物料和管径条件相同的情况下,沉积速度随固气比增大而增加,当固气比较小时,沉积速度随固气比的加大而增高较快,当固气比逐渐加大,沉积速度增长趋势越来越慢。
水平管道悬浮流中,必须借助一定的气流速度产生对物料颗粒的升力来克服物料的重力,把正在以沉降速度下降的物料升起,同时,物料以不同沉降终速碰到管表面时发生的弹跳情况也是不同的。