物料特征包括粒子特征和散料特征。
1 粒子特征
1. 1 粒子尺寸
粒子尺寸以“粒徑”表達是一項基本性能,它既同單個粒子有關也與散料特征有關。粒徑可分為代表單個粒子的單一粒徑和代表許多不同尺寸粒子組合成粒子群的均勻粒徑。對球形粒子可直接按其直徑清楚界說,但對不規則粒子的粒徑則要按以下當量來界說,故又稱為當量直徑。
1、按二維當量來定義,分爲內接圓直徑、外接圓直徑、具有雷同圓周長度的圓的直徑。
2、按三維當量來界說,分為具有雷同外表積的球的直徑、具有雷同體積或質量的球的直徑、粒子剛好通過的孔(圓形或方形) 的尺寸。
3、按統計直徑界說，分為：①Feret 直徑(又稱Green 徑)，即在一固定方向測出的粒子兩個端點間的距離； ②Martin 直徑,即將三維粒子在固定方向分割成兩個相等面積的直線長度，或者沿固定方向將粒子投影面積二等分線的長度。當采用光學或電子顯微鏡時，基本上從正上方觀察并投影在平面上的粒子，因此是依據粒子的投影圖形來確定粒徑。除了Feret 直徑、Martin 直徑外，還有所謂定向直徑、投影圓當量直徑、等周長圓當量直徑，等等。
在氣力輸送工程中多采用質量均勻直徑。粒子的尺寸妨礙散料的固定性能，通常粒子越小處置就越煩惱。散料粒子大小還妨礙到稀相氣力較小輸送的輸送速度，迄今將較小輸送速度作為粒子粒徑函數的關系式至少已有12 種。
1. 2粒子密度
單個粒子的質量除以該粒子體積的值即為粒子密度。由于測得的粒子體積可以包含或排除已存在粒子內部的開 放形或封閉形孔洞的體積，后者界說為同粒子外表不連通的空穴,因此粒子密度就有三種不同表達方法。
1、真實密度，即粒子質量除以排除開 放和封閉孔洞后的粒子體積。 2、表觀密度，即粒子質量除以排除開 放孔洞但包含封閉孔洞的粒子體積。 3、有 效密度，即粒子質量除以包含開 放和封閉孔洞的粒子體積。
明顯,真實密度實際上很難測出,因為存在于粒子內部的孔洞無法去掉。同時也可看出, “真實密度> 表觀密度> 有 效密度”。工程應用中要緊采用表觀密度。
粒子密度的測量常以相對密度表述,即將要測量的粒子密度與用作比較液體的已知密度之比值。對細粉料和可溶性或脆性粒子則采用與空氣比較的比重計。粒子密度用于計算輸送的氣流速度,它妨礙氣力輸送的較小輸送速度和輸送要求的壓降。
1. 3粒子外形
粒子外形是一項難以界說的性能參數,因為外形有多種多樣，為了將粒子外形引入分析模型中，就應在定量基礎上界說外形。對單個粒子已提出多種“外形系數”,如球形度、圓形度、面積外形系數、體系外形系數和比外表積外形系數, 等等 。
如前所述,對粒徑不均勻的物料，通常將粒子視作球形而確定其當量直徑。氣力輸送的基本理論也是將粒子假定為球形來分析,這是因為球形的外表積與體積之比較小,理論分析容易,且球形粒子無方向性,實驗結果也容易再現。
散料粒子的總體外形和結構對氣力輸送裝置的設計很重要。若粒子是多角形,即指出輸送時易于完整；纖維狀意味著粒子也許糾結在一起，以致使進、排料煩惱，管道易于堵塞；有銳角的硬質晶體狀粒子會造成部件被擦傷和磨蝕的也許性。因此在粉體工程的裝置設計和設備、管道與管件選型時，對此須認真考慮。
1. 4粒子脆性
粒子脆性還不能容易地用一項指標或從試驗得出數值來界說。為了探討特定的粉碎機理,曾提出了如煤的可磨性指標,但并未成功引用到氣力輸送中有關粒子磨碎的問題上來。稀相氣力輸送的高速氣流和粒子對管壁的碰撞,會造成粒子完整,低速密相氣力輸送盡管情況大為改 善,但如處置不當,對脆性粒子仍然或多或少會引起粒子被磨碎,從而轉變物料性能和降低產品質量。
2散料特征
散料是由大批單個粒子組成,這些粒子常常是大小不同、外形各異的,甚至也許是不同的化學身分。每個粒子又為自 由空間或間隙包圍,因而可以將散料看成是粒子與空間的無規律組合。在氣力輸送時,空間為輸送氣流(多數是空氣) 所占據,因此這些粒子同包圍它們的氣流之間的關系,就決定了散料的行為和它的“氣力輸送特征”。散料的有點性能與單個粒子有關,但更多的則是與物料的散裝(堆疊) 狀態有關,在堆疊狀態下的整體物料性能稱之為“散料特征”。
2. 1 堆疊密度
堆疊密度是散料質量除以該散料所占體積的值。既然散料是由許多無規律集 合的物料粒子組成，包含粒子的體積和粒子間的間隙，因此它具有的是表觀堆疊密度,取決于粒子密度、外形、粒子裝填方法和粒子彼此的配位。關于一特定散料、堆疊密度并不具有單一數值。它隨物料的麋集程度有很大變化，也與粒子裝填于容器的方法有關系，通常更為適當的是提供堆疊密度的范圍而不是單一值。在作任何散料堆疊密度測量時，試驗條件應模擬或盡也許靠近實際情況。
設計氣力輸送系統時，堆疊密度的數據對確定以下一些重要參數是必不可少的,這包括：①從給料機獲得的大體排料量；②已知容積的供料或下料倉中大體的散料質量；③要求貯存一定質量散料的料斗或料倉的大體容積。
2. 2 間隙度
對任何給定的散料,粒子密度與堆疊密度之間有差值。一般來講,倒出狀態的堆疊密度大約是粒子密度值的一半。由于堆疊密度值取決于粒子密度、外形及散料粒子的堆疊(裝填) 狀態，關系這些因素的方法是按以下表達式：
間隙度=散料中的間隙空間/總的散料所占容積
2. 3固定性能
散料有著寬范圍的體積強度，從自 由固定的到很黏的，一種特定散料在這兩種情況之間所處的位置即表達它的固定性。設計氣力輸送裝置時，須一結束就應對其有了解，為它妨礙到處置散料的裝置和系統部件的型式。這方面已進行了相當多的研究并提出各種測量技術，體積強度的數據應用到散料處置裝置的設計中。有關這方面的資料是對要處置的散料試料進行直接剪切試驗得出。
對固定性好的散料,粒子間的力可以疏忽,這類散料在重力作用下即很容易固定,就象是單個分離的粒子一樣。當粒子尺寸減小,粒子間力的作用就增加,如此再單憑重力已不足產生粒子間剪力使其固定。這時產生的固定不也許從單個分離的粒子而是以集 合體(團塊) 來進行。通常對固定性很好的散料,氣力輸送裝置設計差一點沒有多大問題,但對黏性散料,由于出現固定困難則須給予很大注重。遺憾的是從自 由固定到黏性的行為該轉折點很難確定,有點散料只要稍微轉變一下操作條件,就也許有 效轉變它們的固定特征。
總之依據對多種物料進行試驗的結果指出：如要研究散料對密相氣力輸送的能力,則透氣性和存氣性是兩項重要的散料特征。當散料具有足夠的透氣性,就也許以密相栓流形式輸送；當散料具有良好的存氣性,就也許以密相移動床形式輸送；而當散料既無足夠的透氣性且存氣性也差時,不也許由常規充氣罐裝置作密相氣力輸送,只能采用稀相氣力輸送。
2. 4 粒徑分布
由于散料包含大批單個粒子而大多數情況有寬的粒徑范圍,因而采用粒徑分布曲線來描繪散料的粒徑特征。所謂粒徑分布(也有稱粒度分布) 就是散料中各種尺寸粒子的質量分別占散料總質量的比例,它對氣力輸送特別重要,是一項能較好界說散料實質的參數。
2. 5 可壓縮性
堆疊密度可以看作是散料堆疊狀態(即從松散到壓實) 的函數,因而也是透氣性的函數。特別對高濃度低速度的氣力輸送,散料的可壓縮性和透氣性決定了散料存氣的難易程度,以及流過移動料床或料栓的氣體怎樣對散料起作用。
2. 6黏性
黏性有兩種形式,即黏附性和黏聚性,前者是指不同實體的連結,如粉料粒子黏附在處置裝置、管道或倉壁外表上,后者是指雷同實體的連結,如散料粒子的結塊成團。氣力輸送時,散料與管壁間除有黏附力外,氣流還會產生使黏附層脫離壁面的分離力。僅當黏附力大于分離力時,管壁上才會出現黏附層,這種情況與散料特征、管材和管壁特征以及氣速等有關。通常,關于微細粉料,因外表水分而產生黏性或帶電荷的散料,輸送氣速越大,對壁面壓力就增加,使黏附力增加, 只有氣速超過其臨界點后，才不再產生黏附。
2. 7爆 炸性
許多粉料懸浮于空氣中時形成粉塵云,一旦出現著火源即也許產生爆 炸,稱之為“粉塵爆 炸” 。
由于氣力輸送系統的基本要素是物料與空氣的混合體,不也許沒有粉塵產生。即使所輸送的散料是由比產生爆 炸危險要大一些的顆粒組成,也要考慮到在輸送過程有細粉產生,也就也許導致在下料斗中出現爆 炸危險。當粉塵云在受到約束的狀態下,如供料裝置或貯倉中,塵云的著火產生壓力積累,此壓力的強弱取決于懸浮物的體積、料性和排向大氣的泄壓率。任何氣力輸送系統,總有物料在某處疏散成懸浮狀。因此,須考慮使這種爆 炸也許性降低到細小的辦法以及一旦出現著火源,爆 炸對整套設備的作用。
關于壓服密相氣力輸送系統,由于固氣比(即濃度) 較高,一般已超過爆 炸上限濃度,又由于氣力輸送具有自凈性,管道中不也許堆疊粉塵,因此未必也許產生爆 炸。
2. 8 吸濕性、潮解性和含水量
散料具有吸濕性就容易吸水結塊、黏附管壁甚至引起堵塞,有 機物料則更因吸水多而變質腐 敗。如塑料粉末、化肥、水泥、粉煤灰等都能從空氣中吸收大批濕氣。如果散料不僅容易吸濕同時還會潮解則情況就更嚴重。因此須采用充分干亢的空氣作為輸送介質,同時還要注重散料自己的含水量。散料可以采用氣力輸送的較高含水量,隨物料種類和輸送方法不同而異。通常,由真空吸送的散料可以比采用壓送的含水量高一些。當然,散料因含濕也會帶來一定的好處,即揚塵少,可抑 制靜電積累和粉塵爆 炸。
3 結束語
盡管氣力輸送在工業中已廣泛應用了數十年,特別在應用密相氣力輸送技術后有了更長足的發展。但是,人們迄今不得不要緊依靠對某種散料在全規格實驗臺上進行 氣力輸送試驗,來判定該散料是否可以密相輸送和何種固定模式。因此,研究散料處置較有前途的課題之一是,要求能夠通過對料性試驗數據分析來預測粉粒料是否可采用密相氣力輸送及其固定模式。人們在試驗桌上對物料進行各項參數的測定,將獲得的數值與實際全規格試驗結果關系起來,或者依據已有的運轉經驗來推斷。
總之,三河機械研究工作仍在深入,並逐步認識到確定散料密相氣力輸送的可輸送性取決于物料性能, 要緊參數包括:粒徑和粒徑分布、形狀、粒子和堆積密度、透氣性系數、、流動能力、黏聚性。
