Горизонтальные материалопроводы. В горизонтальных материалопроводах наблюдаются три основных типа двухкомпонентного потока (воздух — продукт):
поток, в котором частицы продукта перемещаются равномерно распределенными в воздухе;
поток в виде «дюны», в котором продукт в основном располагается в нижней части транспортного горизонтального материалопровода и имеет форму движущегося слоя или движения частиц продукта в виде «дюны».
Сплошной поток, в котором плотность суспензии приближается к насыпной плотности транспортируемого продукта.
Переход из однородного потока в поток в виде «дюны» и из последнего в сплошной поток происходит при уменьшении скорости или увеличении концентрации смеси. Это обусловлено непрерывным оседанием частиц продукта из транспортируемой смеси на днище материалопровода. Величина скорости воздуха, при которой происходит это явление, зависит от концентрации смеси. Дальнейшее снижение скорости воздуха будет вызывать еще большее осаждение частиц до тех пор, пока на днище материалопровода не образуется значительный неподвижный слой. В конце концов материалопровод заполняется полностью продуктом, и можно получить состояние истинно плотного потока.
Вертикальные материалопроводы. При высокой скорости воздуха и низкой концентрации смеси с достаточными основаниями можно ожидать, что двухкомпонентный поток (воздух — продукт) будет одинаковым в горизонтальных и вертикальных материалопроводах для продукта, имеющего приблизительно одинаковое распределение размеров частиц в транспортирующем воздухе. Уменьшение скорости воздуха снижает сопротивление трения частиц о стенки материалопровода (трение стенки) и увеличивает концентрацию частиц. Дальнейшее уменьшение скорости воздуха вызывает увеличение концентрации частиц и резкое повышение падения общего давления. По мере увеличения концентрации продукта объемная плотность становится настолько большой, что частицы уже не могут удерживаться за счет тяги вертикального потока воздуха, и поток с медленной скоростью разрушается. Это явление называют завалом, а величину скорости воздуха в этой точке — скоростью завала, которую можно сравнить с подобной скоростью оседания частиц на днище горизонтальных материалопроводов. При скорости воздуха ниже скорости завала частицы продукта склонны к осаждению в самую низкую точку, и транспортирование прекращается. Минимальная скорость близка к скорости завала в вертикальных материалопроводах и к скорости оседания частиц в горизонтальных материалопроводах, но больше этих величин.
Отводы с углом поворота 90°. Предыдущее объяснение было сосредоточено на частицах продукта, которые достигают равновесной скорости, близкой к скорости транспортирующего воздуха, но несколько меньшей этой величины. Там, где частицы замедляются каким-либо препятствием, наиболее обычным из которых является отвод в материалопроводе, будет неустойчивый поток, так как частицы снова подхватываются и повторно ускоряются до их равновесной скорости.
Проблема состоит в том, что частицы при прохождении отвода теряют свою скорость, а на выходе из него ускоряются транспортирующим воздухом, приобретая свою исходную скорость. Визуальное наблюдение движения частиц продукта в отводах позволяет различить два вида потока:
- частицы продукта перемещаются по наружному радиусу отвода при значительно меньшей скорости, чем транспортирующий воздух;
- частицы продукта подвергаются соударениям при прохождении отвода; траектории частиц, ударяющихся о стенки, иногда характеризуются прямыми линиями, а часто явными кривыми.
Обширные исследования траекторий, определенных крупными частицами, указывают на то, что последние перемещаются по прямым вертикальным или горизонтальным материалопроводам, предшествующим отводу, где они отражаются и пересекают основной поток, ударяясь о внутреннюю поверхность стенки. Затем частицы продукта отбрасываются к наружной стенке, но с энергией, недостаточной для проникновения в быстродвижущийся основной поток частиц. Эти частицы ускоряются после отражения от потока среды. Процесс может поглощать много энергии. Скорость потока в отводе далее еще усложняется вторичным движением воздуха, который вызывает центробежное воздействие. Большие радиусы отводов будут до некоторой степени ослаблять эту проблему, но их стоимость более высокая.