复杂流道结构料仓的下料流率预测

摘要

在实验室搭建的有机玻璃料仓下料平台上,分别以自由流动粉体玻璃微珠和黏附性粉体煤粉和聚氯乙烯为实验介质,针对无改流体(No-In)、封闭改流体(Con-In)和开放改流体(Ucon-In)三种情况所形成的不同流道结构,开展了粉体料仓下料及其流率建模研究,定量分析了改流体对粉体下料流率的促进作用,对比给出了玻璃微珠、煤粉和聚氯乙烯在不同流道结构料仓内的下料特性。研究表明,改流体的引入有利于提高料仓下料流率,Con-In促进流动效果最明显,对于流动性弱的煤粉,下料流率提升幅度达到最大的58%。基于剪切摩擦区的概念,提出流率校正因子F对最小能量理论方程进行了修正,将理想的料仓下料模型拓展至实际下料过程。进一步,对于Con-In,根据流道结构特征结合对粉体的受力分析,修正了模型中的锥角项;对于Ucon-In,基于粉体下料流动竞争机制,提出分阶段下料模式并关联了内层和夹层的下料流率,最终建立了复杂流道结构料仓的下料流率预测模型。该模型综合考虑了粉体物性、下料流型和流道结构的影响,可有效预测自由流动粉体和黏附性粉体流经传统料仓(No-In)和改流体料仓(包括Con-In和Ucon-In)的粉体下料流率,且预测偏差<10%。