Глава 24. Гидродинамика закрученных потоков газовзвеси

При движении газовзвеси по криволинейной траектории, кроме гидродинамической силы, на дисперсную фазу в наибольшей степени действуют центробежные силы, отбрасывающие части­цы к вогнутой стенке канала или аппарата, и силы трения час­тиц о стенку и между собой. Взаимодействие этих сил приводит к торможению частиц и увеличению относительной скорости га­за и частиц. Вместе с тем, условия движения частиц в спираль­ном канале и вихревой камере различаются. Спиральный канал обеспечивает условия пневмотранспорта твердой фазы в режи­ме идеального вытеснения, хотя концентрация материала вбли­зи стенки значительно превышает среднюю по поперечному се­чению канала [142].

В вихревых сушилках частицы движутся по траектории, близкой к круговой, циклично возвращаясь ко входу, и образу­ют кольцевой слой, концентрация материала в котором значительно выше концентрации в спиральных каналах. Условия перемешивания в аппарате бли­зки к идеальным, а условия вы­носа частиц из вихревой камеры определяются, главным образом, соотношением центробежной и гидродинамической сил. Имеет также значение пространст­венное расположение плоскости закрутки потока (горизонталь­ное, вертикальное).

Наиболее полно движение частицы в закрученном потоке газа описывается системой дифференциальных уравнений, учи­тывающих действие всех упомянутых выше сил  (4-5) — (4-14), однако решение этих уравнений возможно только после суще­ственных упрощений и допущений, что обусловлено затрудне­ниями при определении истинных значений коэффициентов трения и восстановлении скорости частиц после соударений.

Для практических целей достаточно эффективным является экспериментальное определение гидродинамических характери­стик закрученных потоков газовзвёсей. В этом  случае составля­ют упрощенные математические модели и применяют методы теории подобия. Такой подход был использован нами при ис­следовании спиральных каналов с вертикальной плоскостью закрутки.. За основу была принята упрощенная модель движе­ния частицы по криволинейному каналу, в которой основными являются силы гидродинамического сопротивления и центро­бежная сила. Схема равновесия сил, действующих на частицу, показана на рис. 4-2.

Согласно этой схеме, центробежная сила F_ц уравновешива­ется силой нормального давления N (реакцией от вогнутст стенки канала), а сила' гидродинамического сопротивления F_гд уравновешивается силой сопротивления движению F_с. Послед­нюю можно рассматривать как результирующую всех сил, тор­мозящих движение частицы в криволинейном канале (силы трения скольжения и трения качения при вращении частиц, си­лы, возникающие при изменении скорости частиц, вызванном их столкновением между собой и о стенку аппарата, и т. д.).