散粒体流动的意义

散粒体的流动在工业生产中具有重要的意义，它影响物料贮存、定量、零售、装卸、控制以及整个加工运输系统的设计。

散粒体食品流动特性

散粒体的流动特点

散粒体力学特性的研究起源于土壤力学。近几十年来，散粒体力学得到了广泛的重视和应用。为了预测粉体颗粒流动特性，人们试图研究出一种分析模型，在微粒学中，是用有限的、不连续的粒子(理想的刚性或弹性球体)的特性来推导出代表整个物质性能的定律。而在连续介质方法中，物质的特性被假设是一个连续函数，并且物质可以无限被分割而不失去任何固有的特性。不连续的粒子特性不予考虑。

在大量研究工作基础上，己发展一种建立在颗粒特性基础上的流动理论。但是实际存在的粒状颗粒和粉状颗粒都是不均匀的，可以是无限多种粒度、形状和空隙的组合。而连续介质方法，由于不太复杂，己为工程设计提供大量极为有用的资料。土壤力学的研究推动了散粒体力学领域的加速发展，但土壤力学和散粒体力学之间存在着很大的区别。如勤附性在土壤力学中常常是不重要的，但在散粒体力学中却是重要的;贮存在料仓中的散粒体受到的应力仅为土壤正常受到的应力的1/1000,用土壤力学试验的方法是不能测定的;因为散粒体常常是贮存在料仓中，所以散粒体力学的边界条件通常与土壤力学的边界条件不相同;一般情况下，粉体变形量远大于土壤力学中的变形量。

散粒体的流动模型

在存仓排料过程中，最麻烦的问题之一是落粒拱现象。落粒拱是散粒体堵塞在排料口处，在排料口上方形成拱桥或洞穴。前者称为结拱，后者称为结管。

根据经验，物料的粒径越小，粒子形状越复杂，摩擦阻力越大，体积质量越小，越潮湿，落粒拱现象也越严重。从容器方面观察，壁面倾角越小，表面越粗糙，排料口越小，落粒拱现象也越严重。

根据散粒体的流动特点，分为自由流动物料和非自由流动物料两种。对于非自由流动物料，颗粒料层内的内力作用〔由勤聚性、潮湿性和静电力等造成)大于重力作用。这种内力在物料流动开始后，会逐渐扰乱原有的层面而导致形成落粒拱。由于颗粒粒子处于非平衡状态，落粒拱会周期性地坍塌，之后再重新形成。

观察散粒体流动过程的常用方法，是将物料涂上各种颜色，然后分层填满料仓，用高速摄影观察排料过程。

散粒体的流动过程理论

布朗一理查德理论

如图6一14所示，布朗一理查德理论认为，排料口附近自由流动的物料可分成五个流动带。D带为自由降落带;C带为颗粒垂直运动带;B带是擦过E带向料仓中心方向缓慢滑动的带;A带是擦过B带向料仓中心方向迅速滑动的带;E带是没有运动的静止带。A层在B层上滑动，A层上的颗粒迅速滚动。B

层在E层上慢慢滑动，E层处于静止状态。C层迅速向下方运动，从A、B层以大于休止角的角度补充粒子。C层的粒子供给n层排出。这一理论与物料从小孔排出的实验结果相符合。

和克瓦毕尔理论

克瓦毕尔理论认为〔图6一15)，EN带和EG带以几乎恒定的比率(1:15)连续发展，直到EN达到表面为止。EN带产生两种运动，第一位的垂直运动和第二位的滚动运动。凡带称为边界椭圆带，在它以外没有运动。这种流动称为漏斗流动或中心流动。如果料仓的倾角大于物料与料仓壁面的摩擦角，就可把物料卸空。在凡椭圆体边界线以内，产生的是整体流动。这个理论适用于流动性好的粉料从小孔中排出的情况。