细粉下料过程的气固流体动力学作用分析

陆海峰，阮琥，曹嘉琨，郭晓镭，刘海峰，袁崇硕

（华东理工大学，上海煤气化工程技术研究中心，上海200237）

引 言

粉体料仓下料是工业生产中的重要操作单元，但不同性质粉体的流动性质不尽相同，导致细颗粒粉体下料流率预测一直是粉体下料研究中的难点[1-5]。近年来大量学者围绕颗粒下料流率预测开展工作，已有研究表明，料仓出口附近的压力梯度会对细颗粒下料流动产生重要影响[6-7]。

Beverloo 等[8]所提出的方法在描述平底料仓的粗颗粒状固体下料时具有良好的适应性，但是当颗粒粒径减小时，该方法忽略了气固相互作用的影响，对细颗粒下料的实验值相较于预测值往往偏小。Brown 等[9-10]基于“自由落体拱”和“最小能量理论”的概念，提出了锥形料仓下料质量流率的理论预测模型，建立的Brown and Richards 模型，针对锥形料仓结构提出修正因子，使预测的质量流率更加接近实验值。Altenkirch 等[11]在“最小能量理论”的基础上，考虑了气固相互作用的情况，利用体积空隙率和固气质量流量比这两个参数，来拟合实验数据。但结果表明，需要一种更全面精确的方法测试料仓出口附近的空隙率，而这也导致了预测结果仍存在较大偏差。Crewdson 等[12]认为，逆压力梯度会对固体颗粒施加垂直压力梯度方向上与重力相反的外作用力。Nedderman 等[13]进一步完善了Crewdson 等的分析，以Reynolds 数作为校正因子，通过拟合实验数据，得出经验公式，旨在定量描述反向气体压力梯度力值。Barletta 等[14]认为由于气-固流体动力学作用，细小或具有黏性的粉末难以从料口中排出，气-固流体之间的相互作用可以产生与固体流相反的气体压力梯度。……