在水平管道中,由于空氣阻力的方向和流向相向而且和重力垂直,因此必須產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牧?使纖維介質(zhì)懸浮,或至少使纖維介質(zhì)間斷上升,才能順利地完成輸送。在水平管道中,使纖維介質(zhì)懸浮的力有兩種,一種是因為一般氣力輸運(yùn)中雷諾數(shù)較大而處于紊流狀態(tài),紊流具有垂直方向的分力。另一種是由于纖維介質(zhì)的形狀不規(guī)則,氣流作用使纖維介質(zhì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或沉于管道底部時,上面流速較大、靜壓較小,上下靜壓差產(chǎn)生升力。
在輸送過程中,當(dāng)纖維介質(zhì)懸浮時,重力有使纖維介質(zhì)下沉于管底的趨向,即產(chǎn)生纖維材料在管道中分布不勻。當(dāng)纖維材料下沉至管底時,就和管底發(fā)生摩擦,速度降低,沿管壁滑動甚至翻滾,然后再躍起,形成螺旋式的休閑。這種休閑促使臨界雷諾數(shù)降低,增加能量消耗并產(chǎn)生分層現(xiàn)象。如果流速再降低,就會在管道底部產(chǎn)生纖維沉積層,沉積層逐漸變厚后出現(xiàn)類似的騰涌和堵塞。
使棉塊沿水平管道開始滑動時的氣流速度稱為啟動速度;在纖維下降過程中,達(dá)到空氣阻力和重力相等時的速度叫做終末速度;使棉塊在水平管道中輸送時保持懸空的氣流速度,稱為騰空速度。一般啟動速度接近于終末速度,騰空速度可以根據(jù)理論公式推算,輸送纖維或棉塊時,可以按臺維斯公式計算理論的騰空速度,亦可以按經(jīng)驗公式計算:
騰空速度vs =(2.4～3.7)vt
式中:vs ———騰空速度,m/s;
vt ———終末速度,m/s。
因此,在水平管道輸送時,氣流速度應(yīng)較垂直管道中的大。
在水平管道輸送中,纖維介質(zhì)的休閑速度和流體的相對速度對管道輸送有肯定的影響,一般理論分析時,認(rèn)為纖維介質(zhì)休閑速度應(yīng)接近于氣流速度。實際上由于所輸送的棉塊很多且大小不一,而且氣流各點流速也不一致,再加上重力的影響,四面產(chǎn)生了棉塊相互碰撞凝集及和管壁摩擦,使纖維介質(zhì)的休閑速度降低。根據(jù)理論推導(dǎo)和實踐總結(jié),幾種物料的輸送速度和混合比見下表。