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設(shè)計(jì)和操作安全可靠的旋風(fēng)粉體輸送機(jī)需要熟悉一些基本原理。今天我們一起來(lái)了解這些原理，并提供了一些在失敗或性能較差的系統(tǒng)中常見(jiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤及旋風(fēng)粉體輸送機(jī)選型的注意事項(xiàng)。粉體氣力輸送是指用移動(dòng)的載氣(通常是空氣)粉體輸送固體微粒。氣體和粒子(或粒子集合，如填充床)之間滑動(dòng)產(chǎn)生的阻力克服了摩擦損失和引力，提供了將粒子從源移動(dòng)到目的地所需的能量。一旦氣體速度超過(guò)了顆粒的終端速度，該顆粒就會(huì)被卷入氣體流動(dòng)中，盡管對(duì)于大塊固體，由于顆粒可以聚集在一起，該速度往往略高于終端速度。
根據(jù)氣速和材料特性的不同，可以觀察到廣泛的流動(dòng)模式。在固相進(jìn)給速率恒定的情況下，隨著氣速的增加，填料床轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的段塞流，進(jìn)而退化為沙丘或不穩(wěn)定的沙丘，最終顆粒完全夾帶到氣流中，形成均勻流動(dòng)。在均勻流動(dòng)中，顆粒移動(dòng)得更快，但固體濃度低得多。在恒定的氣速下增加固體濃度會(huì)產(chǎn)生相反的效果。流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程從均質(zhì)流到沙丘流，再到段塞流，最后形成堵塞床。這一系列的流體動(dòng)力學(xué)提供了廣泛的應(yīng)用。均質(zhì)流相對(duì)容易管理，而沙丘流和段塞流比較棘手，但在某些應(yīng)用中可能是必要的。低氣速、高固濃度粉體輸送的稱(chēng)為濃相，高氣速、低固濃度粉體輸送的稱(chēng)為稀相。介質(zhì)致密相或鏈相(有時(shí)稱(chēng)為混合相)的粉體輸送是在這兩種狀態(tài)之間，需要仔細(xì)控制氣體速度在材料的取料點(diǎn)，以避免不穩(wěn)定的流動(dòng)條件。
要了解稀相和密相粉體輸送的區(qū)別，最好是看水平管道中固體流量(承載能力)或壓力梯度與氣體流量的關(guān)系。如果我們觀察相對(duì)于氣體流量的承載能力，我們可以看到，當(dāng)氣體流量增加時(shí)，在給定系統(tǒng)壓降下的承載能力達(dá)到最大值。整個(gè)系統(tǒng)的壓降越高，這個(gè)最大值就越高。一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)最大值是濃相粉體輸送和稀相粉體輸送之間的過(guò)渡點(diǎn)。你可能認(rèn)為這是一個(gè)理想的操作條件，但它不是。在最大承載能力時(shí)的流動(dòng)流體動(dòng)力學(xué)與輸送流相對(duì)應(yīng)，輸送流是指當(dāng)氣體速度降低時(shí)，顆粒(或鹽)將從流中掉落的點(diǎn)。在這一點(diǎn)上，流量是不穩(wěn)定的，在商業(yè)系統(tǒng)中，在這一點(diǎn)或接近這一點(diǎn)的操作是具有挑戰(zhàn)性的。稀相系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在略高于輸送速度的氣速下運(yùn)行。密相系統(tǒng)在這一點(diǎn)以下運(yùn)行。
對(duì)于單相氣體流(零固相率)，壓力梯度與氣體流速曲線近似遵循單調(diào)的速度平方趨勢(shì)。然而，一旦向水平粉體輸送管線中添加固體，壓力梯度就會(huì)發(fā)生巨大變化。這是因?yàn)樘砑拥墓腆w會(huì)導(dǎo)致額外的壓降貢獻(xiàn)，如顆粒加速度、顆粒剪切應(yīng)力和顆粒壁面摩擦，所有這些都比相應(yīng)的氣體加速度、氣體剪切應(yīng)力和氣體壁面摩擦更為顯著。對(duì)于壓力梯度與氣體流速，最好是在物料流附近操作，但不要在物料流線上或太靠近。這是壓力梯度最低的地方，這意味著更少的資本和更低的電力消耗。此外，對(duì)于輸送管線左側(cè)的密相流，過(guò)低的氣體流量會(huì)導(dǎo)致充填床堵塞管線而不移動(dòng)。密相模式下的壓力梯度和壓力波動(dòng)高于稀相模式，并表現(xiàn)為粉體輸送線路的振動(dòng)。對(duì)于發(fā)生在高氣速和輸送流線右側(cè)的稀相流，壓力波動(dòng)較小，因此較少考慮振動(dòng)引起的機(jī)械應(yīng)力。
