谷物颗粒流动特性的试验研究
颗粒流动性能的研究
颗粒流动性能的研究颗粒流动性能是指颗粒在空间中流动时所呈现出的物理性质和动力学行为。
研究颗粒流动性能，对于优化实际工程中颗粒的运输、储存和处理等方面具有非常重要的意义。
本文介绍颗粒流动性能的相关研究内容和实验方法，并探讨其中的局限性和未来发展方向。
一、颗粒流动性能的研究内容颗粒流动的性能与颗粒的物理性质、颗粒间相互作用力以及流动环境等因素息息相关。
因此，颗粒流动性能的研究涉及到以下内容：1. 颗粒运动规律颗粒运动规律是颗粒流动性能中最基础的研究内容，它包括颗粒的运动速度、方向、轨迹以及撞击等方面。
研究颗粒运动规律可以揭示颗粒运动的本质，为进一步深入研究其他颗粒流动性能提供基础。
2. 颗粒流动模式颗粒流动模式是指颗粒在不同流动环境下呈现出的流动形态。
例如，在均匀流中，颗粒流动呈现出漂流和层流两种模式；在射流中，颗粒的运动呈现出轴向和径向两种模式。
研究颗粒流动模式可以揭示颗粒流动的复杂性质，为优化颗粒运输、储存和处理提供重要指导。
3. 颗粒流动趋势颗粒流动趋势是指不同颗粒在流动过程中的运动规律和性质。
不同颗粒的物理性质和相互作用力的不同，会导致它们在流动中呈现出不同的趋势，如流速、流动难度、流动轨迹等。
研究颗粒流动趋势可以揭示不同颗粒的相互作用机制和流动规律，为优化颗粒输送、储存和处理过程提供指导。
二、颗粒流动性能的实验方法在研究颗粒流动性能时，需要进行一系列实验以获取实验数据和分析结果。
常见的颗粒流动性能实验方法包括：1. 离散元法离散元法是一种解决颗粒流动问题的数值模拟方法。
它将颗粒看作一个个离散的质点，通过计算颗粒之间和颗粒与容器之间的相互作用力和运动轨迹，来模拟颗粒的流动行为。
离散元法适用于大规模颗粒流动问题的数值计算，因此被广泛应用于颗粒制造、化工、建筑等领域。
2. 颗粒跟踪实验颗粒跟踪实验是通过高速摄像机记录颗粒运动图像，来获得颗粒的运动轨迹和速度等数据。
通过颗粒跟踪实验，可以在真实颗粒流动中直接获取颗粒的运动规律和性质，分析颗粒流动趋势和模式，并验证数值模拟结果的准确性。
谷物颗粒在输送过程的质量控制
中图分类号 ： Ｓ１ ， Ｔ ２０ １
文献标识码： Ｂ
文章编号：６２ ５ ２ （０６０ — ０ ７ Ｏ １７ — ０ ６２ ０ ）３ ０ １ 一 ３
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Ｑｕ ｌ ｙｃｎ ｒｌ ｆ ｒｉ ｒｎ ｐ ｒａｉｎ ａｉ ｏ ｔｏ ａｎ ｉ ｔａ ｓｏ ｔｔ ｔ ｏｇ ｎ ｏ
Ｗ ｕＷ ｅ ｂｎ ，Ｗ ａ ｇＸｉ 御 ｎ ｉ ｎ ｎ ，Ｉ Ｙａ ｋ ｎ ｎ ｕ２
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修 回 日期 ：０ ６ ４—２ ２０ —０ ６
作 ：文 巴１９０） 梅主 盘 夺 ２ 邗 ｒ 田 ‘ 者 皇 介武 斌男（２６ 教授 ， 事粮 食机 输送设备和斗式提升机 简 ｏ４ ０ ２０ ９ 主要从 艟 打 往 ，９年 出生， ５０ ＾ ‘
械设计和制造技术方向的研究工作 带式 输送机 振 动 输 送 机 和慢 速 斗式 提 升 机 通
局 约束 达到最 佳 匹 配 的设 备 。若 匹配 不合 理 ， 导 会 致 颗粒 的破 碎 、 裂 、 壳 ， 开 脱 如运 送 豌 豆 、 豆荚 、 金丝
１ 物理破坏 的最小化
当谷 物 被机 械 移动 时 ， 颗 粒 就存 在 被 破 坏 的 其
可 能 ， 中一 种是 物 理 性 破 坏 ， 其 主要 是 挤 压 破 碎 、 摩
Ａ ｓ ａｔ Ｖ ｒ ｕ ｔｏ ｓｏ ｎｍｉ ｅ ｈ ｓａ ｄｍａｅ ａｄｃｎａ ｎｔ ｎｌ ｅ ｆ ｒｉ ｒ ｂｔ ｃ： ａｉ ｓ ｈｄ ｉ ｚ ｔ ｙｉ ｌ ａ ｇｓ ｎ ｏｔｍｉａｉ ｖｌｏ ａ ａｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｍｉ ｅｈ ｐ ｃ ｏ ｅ ｓ ｇ ｎ
ｄ￣ ｕ ｓｄ ｉ ｓｅ ．Ｔｈ ｆ ｅ ｃ ｆｕ ｉｇ ｅ ｕｐ ｎ ｓｃ ｒｅ ｔ ｎ ｌｚｄ ｏ ｕ ｌ ｙｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ｒｉ ． ｅｉ ｌ ｎ ｅｏ ｓ ｑ ｉｍｅ ｔ ｒｃｌ ｉ ａ ａｙ ｅ ｎ ｑ ａｉ ｔｏ ａｎ ｎ ｕ ｎ ｏ ｙｓ ｔ ｏ Ｏｇ
颗粒流动的数值模拟及实验研究
颗粒流动的数值模拟及实验研究颗粒流动是一种复杂的现象，涉及到颗粒间的相互作用、运动规律等多个方面。
为了深入研究颗粒流动的特征和机理，科研工作者们通过数值模拟和实验研究等多种手段，不断地探索和发现着新的知识和成果。
一、颗粒流动的特征颗粒流动是指由多颗粒组成的流体在外力驱动下的运动，其特征主要包括：流态发生变化、颗粒间存在复杂的相互作用、流体的分布形态和粒子的分布均匀性等方面。
二、数值模拟的研究方法数值模拟是通过计算机模拟的手段对颗粒流动进行分析和研究，其研究方法包括：离散元方法、CFD方法等。
离散元方法，即基于颗粒的微观模型，通过模拟颗粒的运动以及颗粒间的相互作用，得出颗粒流动的宏观行为。
这种方法主要适用于颗粒数较少，流动过程中颗粒的相互作用较为复杂的情况。
CFD方法，即计算流体力学，是基于流体的宏观模型，通过建立热力学方程和动量方程，对流动过程进行模拟和计算。
这种方法适用于流体密度较大、流体动力学参数较为简单的情况。
三、实验研究的手段和方法实验研究是通过实际操作和测量对颗粒流动进行分析和研究，其手段和方法包括：流变仪、振荡板等。
流变仪是实验室中常用的颗粒流变测试仪器，通过测量颗粒在不同条件下的流变特性，分析颗粒流动的变化和特征。
振荡板是一种实验装置，通过振动颗粒床，观察颗粒的运动和变化过程，从而研究颗粒流动的特征和规律。
四、数值模拟和实验研究的应用颗粒流动的数值模拟和实验研究在多个领域中都得到了广泛的应用，如：材料科学、工程力学等。
在材料科学中，颗粒流动的数值模拟和实验研究可用于分析材料的流变特性、制备过程中的颗粒分布、粒度分布等，从而优化材料制备工艺，提高产品质量。
在工程力学中，颗粒流动的数值模拟和实验研究可用于分析颗粒在输送过程中的运动特征、优化输送系统的设计、改进输送效率、降低系统的维护成本等。
综上所述，颗粒流动的数值模拟和实验研究，对于深入了解其特征和机理，优化材料制备工艺，提高系统的输送效率等方面都具有重要的意义和作用。
第二章固体农业物料的流变特性
3
第一节 理想物体的流变特性
研究农业物料流变特性的意义: 固体农业物料的流变特性在生产、质量控制和发展新产
品中起着重要作用。研究农业物料的流变特性有利于深入了 解物料的结构，改进农业物料加工中的质量控制，为固体农 业物料加工机械的设计提供依据，并可使消费者认可的产品 质地(texture)和一些明确定义的流变学特性联系起来，以便 用流变学方法测定产品的质量。
三元件模型的应力松弛曲线
麦克斯韦体本质上是液体，但它同时具有弹性和粘性。 松弛时间愈长，粘性愈显著，愈接近于液体；松弛时间愈 短，弹性愈显著，愈接近于固体。当松弛时间一定时，如 果外力作用时间愈短，麦克斯韦体愈象固体；如果外力作 用时间愈长，它就愈象液体。
27
二、麦克斯韦模型和流变方程式
用麦克斯韦模型来描述粘弹性物体的性质是很不够的。 当麦克斯韦模型受到常值应力 ,则 0 的解为: (t) 0 0t /
当液体流速不太大时，液体形成的流线是与两平面平行的层流运 动。在 t 时刻的剪切应变用 tg 表示，则
11
二、理想粘性体的流变特性
当θ很小时，剪切应变可直接用θ表示
剪切应变速率可表示为
当θ很小时上式可写成
d dv dt dy
如果液体的剪切应力τ和剪切应变速率 成正比，则这种液体
称为理想粘性体或牛顿液体，并可用下式表示
谷物流化床干燥技术的初步研究
Ａ
干燥技术是一个典型的多学科交叉的技术领域 ， 是谷 物储藏和保质 的重要手段之一。据资料统计 ， 国每年因 我
气 候潮 湿 ， 收获 的谷 物来 不及 干燥 或未 达 到安全 水 分而 造
种是流体 向上的浮力和流体流动的阻力 ， 另一种是谷物颗
粒 向下 的重力 。谷 物 在刚 开始 流化 时 ， ２ 方 向相 反 的 这 种
时 干燥而 造成 的 巨大损 失 。
式中： 一 流化床 内气 流压力 ，ａ Ｐ；
— —
流化床 在 气流 方 向上 的截 面积 ， ｍ；
，
厂一 流化床临界高度 ， ｍ；
— —
气流 密度 ， ３ ｋ ； ｍ 流化后 固体 颗粒 密度 ，ｇ ｋ／ ； ｍ 临界 空 隙率 。
ｕ ０９ ３ ０ ２
ｆ ｎ
化， 这时的气流速度称为最小流化速度。当气流速度超过 这个值 ， 高到超过颗粒的终端速度（ 最大流化速度 ） ， 时 床 层上界面消失并出现夹带现象 ， 固体颗粒随流体从床层中 带出， 这种情况就是气力输送 固体颗粒现象 ， 或称分散相 流化床 。流体的流速远超过临界流速， 但又略低于颗粒的 终端速度 ， 此时床 内气固两相流速均很高 ， 称这种 流化床
２０１１０４Ｂ ．
总第 ２ ２ １ 期
文章编号 ： ７ － ８ Ｘ（０ ）４ ０ ３ － ２ １ ３ ８７ ２ １ ０ － ０１ ０ ６ １
谷物流化床干燥技术的初步研究
湖南农 业大学 工学 院
摘 要
辛继红
杨 文敏
谢 方平
全腊 珍
指 出 了采 用 流化 床 干 燥 技 术 的 好 处 ， 采 用流 化 床 干 燥谷 物 的技 术进 行 了初 步探 讨 ， 就 就 并
Mixolab测定五种酿酒用粮糊化特性的研究
酿酒科技2021 年第 3 期（总第 321 期）• LIQUOR-MAKING SCIENCE & TECHNOLOGY 2021 No.3(Tol.321)25 DOI：10.13746/j.njkj.2020224Mixolab测定五种酿酒用粮糊化特性的研究刘莉，苏建，苟梓希，张富勇，安明哲(四川宜宾五粮液股份有限公司，四川宜宾644000)摘要：通过Mixolab混合试验仪测定小麦、大米、糯米、玉米及高粱的糊化特性，确定了5种酿酒用粮的最佳粉团质量，目标扭矩C1值以及揉混转速。
实验结果显示，小麦：75g粉团质量，丨.10N，m目标扭矩，80r/m in揉混转速。
大米：90g粉团质量，0.80N*m目标扭矩，80r/min揉混转速。
糯米：80g粉团质量，丨.10 N，m目标扭矩，80 r/min揉混转速。
玉米：90 g粉团质量，0.8 N，m目标扭矩，80r/m in揉混转速。
高粱：80 g粉团质量，0.50 目标扭矩，50 r/min揉混转速。
Mixolab测定小麦、大米、糯米、玉米及高粱的糊化特性探究，为酿酒原粮品质的筛选提供了一条应用依据。
关键词：M ix o la b;小麦；大米；糯米；玉米；高粱；粉团；糊化特性中图分类号:TS261.2;TS261.7 文献标识码:A 文章编号：1001-9286(2021 >03-0025-06Research on Gelatinization Properties of Five Kindsof Liquor-Making Grains by MixolabLIU Li,SU Jian,GOU Zixi,ZHANG Fuyong and AN Mingzhe(Wuliangye Group Co. Ltd., Yibin, Sichuan 644000, China)Abstract:The gelatinization properties of wheat, rice, glutinous rice, com and sorghum were analyzed by Mixolab. The optimum dough mass, target torque value and kneading speed of the five kinds of grains were determined. The results were as follows: for wheat, the dough mass was 75 g, the target torque was 1.10 N mu, and the kneading speed was 80 r/min; for rice, the dough mass was 90 g, the target torque was 0.80 N*m, and the kneading speed was 80 r/min; for glutinous rice, the dough mass was 80 g, the target torque was 1.10 N*m, and the kneading speed was 80 r/min; for com, the dough mass was 90 g, the target torque was 0.80 N#m, and the kneading speed was 80 r/min; for sorghum, the dough mass was 80 g, the target torque was 0.50 N • m, and the kneading speed was 50 r/min. This study has provided basis for the selection of Baijiu raw materials.Key words:Mixolab; wheat; rice; glutinous rice; com; sorghum; dough; gelatinization propertyMixolab混合试验仪是一台全自动、多功能、综 合性的粉质分析仪，也是一台测定谷物粉团流变学和酶学特性的实验仪器[li。
颗粒流动特性的理论分析和实验研究
颗粒流动特性的理论分析和实验研究颗粒流动是指在固体颗粒之间存在空隙时，通过空隙中颗粒之间的相互作用而形成的物质运动。
颗粒流动广泛应用于颗粒物的输送、分离和加工等领域，因此对颗粒流动的理论分析和实验研究具有重大意义。
本文旨在探讨颗粒流动的特性和其理论分析与实验研究。
一、颗粒流动的特性1. 颗粒流动的形态颗粒流动形态通常可以分为两种情况：一是颗粒沿一定路径向下或向前流动，称为定向流动；二是颗粒在随机运动后呈现出一定的流态，这种流态称为流化状态。
2. 颗粒流动的速度研究颗粒流动的一个关键参数是颗粒流动的速度。
在实际应用中，需要根据颗粒的物理特性和实际需求，选择合适的流速。
3. 颗粒流动的密度颗粒流动的密度是指单位体积内颗粒的数量，也称为颗粒浓度。
颗粒的密度对颗粒流动性质具有重要影响。
颗粒密度越大，颗粒流动的阻力就越大，流动速度也就越慢。
4. 颗粒流动的粒径颗粒的粒径也是颗粒流动特性的一个重要因素。
大颗粒比小颗粒更容易推动，因为它们具有更大的惯性。
此外，颗粒的粗细程度也会影响颗粒流动性质。
二、颗粒流动的理论分析理论分析是研究颗粒流动特性的重要方法。
下面简要介绍一些研究颗粒流动的理论。
1. 扩散模型扩散模型是一种描述颗粒流动的流体力学模型。
它基于颗粒浓度和颗粒速度之间的关系，并考虑到颗粒与流体之间的相互作用。
2. 黏度模型黏度模型是描述沿一定方向运动的颗粒在颗粒界面处的相互作用的理论。
它考虑了颗粒与颗粒之间的粘附作用和颗粒与流体之间的摩擦力。
3. 带传输理论带传输理论是描述在给定流量下在管道中输送颗粒颗粒流动情况的理论。
它考虑了流体与颗粒之间的相互作用和颗粒间的相互作用。
三、颗粒流动的实验研究颗粒流动的实验研究是验证和完善颗粒流动理论的重要手段。
下面将介绍一些常用的颗粒流动实验方法。
1. 盖板实验法盖板实验法是一种相对简单的颗粒流动试验方法。
它通过测量颗粒从一个垂直管道中落下到一个平面上的时间来测量颗粒的流动特性。
基于图像法的谷物流动特性测试分析
０ 引 言
随着 谷 物 消 费 量 的逐 年 增 加 ，其加 工 、输 送 、 储 存 设备 呈 现 出 向大 型化 、精 密 化 与 自动 化 发 展 的 趋 势 。 由于 不 能 准确 地 预测 谷 物 颗 粒 的流 动 特 性 ， 农 业 和粮 食 食 品 加工 机 械 在 向精 密 化 、 自动 化 发 展 的过程 中， 在许 多 具 体 的 问题 ， 成 直 接 经 济 损失 存 造
些特 性 ，从 而 为谷 物 气 力输 送 机 械 的设 计 与优 化 提
供参 考 依 据 。
行 拍摄 ，从 所 拍 照 片 中能 清 晰 看 出谷 物 图像 与谷 物 间 空 隙 图像 的区 别 。 ２） 图像 处 理 。首 先 ，对 图 片进 行 预处 理 ，使
１ 测 试 原 理 及 技 术 路 线
粒 的多 少 ；二 是 颗 粒 在 区域 内 的空 间 分布 状 况 。所 以 ，它 随 时 间 的大 小 变 化 既反 映 了该 区域 内颗 粒 浓 度 的变 化 ，又 反 映 了 颗粒 空 间的 分 布 变化 ，对 于研
所 以 ， 于谷 物 流 动 特性 的研 究 是 非 常必 要 的 。 对 通 过 研 究 ，本 文 提 出 了一 种 利 用 图像 法考 察 谷
３） 得 出投 影 面 积 比。统 计 研 究 区域 中黑 白像 素数 目，则有
段 内 固体 颗 粒 多少 的变 化 ，不能 反 映颗 粒 在 此 区域
内空 间分 布 的变 化 （ 向不均 匀 性 的变 化 ） 径 。然 而 ， 颗 粒 空 间 分布 的变 化 与 轴 向浓 度 变 化 对 于研 究 气 力 输 送 中能 量 的 消耗 以及 由于颗 粒 碰 撞 引 起 的破 碎 问
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谷物颗粒流动特性的试验研究塔娜1，赵晓根1，赵卫东1（1.内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特市 010018）摘要：21世纪中国人口将继续增长，人均粮食消费水平将有所提高，粮食需求压力日益增大。
随着谷物消费量的逐年增加，其加工、输送、储存设备呈现出向大型化、精密化、自动化发展的趋势。
由于不能准确的预测谷物颗粒的流动特性，农业产品及粮食加工机械在向精密化、自动化的发展过程中,存在许多具体的问题，造成直接经济损失。
本课题研制出垂直管谷物流动试验台及测试系统，对垂直管内的谷物流场进行测试分析，获取垂直管内的谷物流动的动力学参数。
通过压力脉动信号的测试对其流动特性进行分析，推测出不同谷物颗粒的流动化开始风速、悬浮速度。
为粮食加工输送设备的优化设计, 食品加工机械、农业机械的设计和改进提供理论依据。
关键词：谷物；悬浮速度；垂直管道；测试分析中图分类号：S1290引 言自2000年以来我国每年的谷物消费量均达到4.8亿吨，该数字已超过了其4.55亿吨的年产量。
随着谷物消费量的逐年增加，其加工、输送、储存设备呈现出向大型化、精密化、自动化发展的趋势。
由于不能准确的预测谷物颗粒的流动特性，农产品及食品加工机械在向精密化、自动化的发展过程中,存在许多具体的问题，造成直接经济损失，因此有必要对谷物流动特性进行研究，为谷物加工过程中干燥、气力输送及农业机械的设计提供参考依据[1-3]。
谷物颗粒在气流的作用下移动称为流动，将其分为固定床和流化床进行研究。
谷物流动是多相、松散和物性分散的颗粒群的动态变形和运动过程[4]。
连续体理论适合对结合紧密的散体做静态分析，无法解决散粒体的运动特性问题[5-9]。
本研究，对垂直管道内谷物颗粒的流动特性进行测试分析；探讨了固定层、流动层及输送层的静压变动和流动状态的关系；同时对流动化开始速度和悬浮速度进行了测定。
∗1 试验装置与方法1.1试验装置本研究采用的试验装置如图1所示。
以1.5kw的鼓风机作为风力源。
管道是由内径113.4mm的透明塑料管组成，填充谷物颗粒的金属网(整流网)夹置在法兰之间。
A为金属网下方400mm处的测量点，B点为金属网上方∗收稿日期：修订日期：基金项目：内蒙古自然科学基金重点项目（200408020703）作者简介：塔娜（1967—），女（蒙古族），内蒙古正蓝旗人，博士，内蒙古农业大学机电工程学院教授，2000年赴日本冈山大学攻读博士学位，从事振动及噪声测试，谷物气力输送方面的教学和研究。
内蒙古呼和浩特市昭乌达路306号内蒙古农业大学机电工程学院，010018。
Email:jdtn@ 800mm处的测量点，在A、B点测量静压。
本试验使用多功能风速计8386型(风速测定范围为0~50m/s，静压范围为–1245~3735Pa)测定静压和风速。
利用直径为3mm的L型皮托管、微压变送器、动态应变仪、数值存储示波器(IW A TSU制 DS-9200C)记录静压变动信号。
图1 试验装置简图Fig.1 Outline of experimental apparatus1.2试验材料为了研究谷物颗粒的形状、尺寸和密度对流动特性的影响，选取稻谷、糙米、大豆、大麦、直径与稻谷平均直径相近的BB弹作为研究对象。
其中采用了两种直径为6mm但质量不同的BB弹。
试验材料的物理特性如表1所示。
所谓的当量球径(以后称粒径)是指与颗粒椭球体相同体积的球体半径。
有效密度(以后称密度)测量方法为用颗粒填满标准体积容器，并测定填充颗粒的重量，用重量和体积的比值计算出的密度。
表1 试验材料的物理特性Table 1 Physical characteristics of experimental materials三轴尺寸/mm颗粒L W T当量球径/mm单位质量/g有效密度/g·cm–3糙米 5.31 3.00 2.02 3.14 0.022 0.946 稻谷 7.13 3.32 2.27 3.77 0.027 0.628 大豆 8.82 8.04 7.02 7.93 0.315 0.801 大麦 8.08 3.93 2.98 4.56 0.046 0.777BB弹(0.12g) 6.00 6.00 0.120 0.644BB弹(0.2g) 6.00 6.00 0.200 1.1541.3 试验方法用变频器调节鼓风机的旋转速度，在A点处测静压和风速，同时在B点处测静压。
将稻谷、糙米、大豆、大麦、BB弹(0.12g) 、BB弹(0.2g)等六种颗粒的填充量每增加100g进行上述测量。
用皮托管对A、B两点的静压进行同步测量，获取风速和静压降的关系曲线，求出流动化开始风速和悬浮速度。
使用数码摄像机(sonyDCR-TRV950)记录了固定层、流动层及输送层的图像。
谷物颗粒的填充形式会影响其流动特性，所以在每次试验之前，将管道内的颗粒全部吹起来，然后让其自由落下，从而消除充填方式的差异。
2 结果与分析2.1静压降静压降是指当空气通过颗粒层产生的静压的损失量。
图1中A、B两点的静压差是由颗粒层和金属网引起的。
所以从A、B两点的静压差中减去金属网引起的静压差后得到的静压差为颗粒层的静压降(称静压降)。
静压降随A点处的风速和谷物颗粒的填充量而变化。
2.1.1静压降和风速的关系图2 风速与静压降的关系(糙米)Fig.2 Relation between air velocity and static pressuredrop(brown rice)图2为采用30目金属网时糙米静压降随风速和填充量的变化曲线。
风速增加时静压降也增加，但是颗粒不动(固定层)；风速增加到一定值时颗粒层整体有所膨胀，同时表面的颗粒有微小的颤动，此后继续增加风速时静压降也不会增加趋于恒定值，但是颗粒的运动状态非常复杂(流动层)；在继续增加风速到一定值时颗粒会冲出管道顶端(输送层)。
固定层和流动层的临界风速为流动化开始风速u f；流动层和输送层的临界风速为悬浮速度u t。
由图2可知流动化开始风速随颗粒的尺寸和密度变化，而基本上不受填充量的影响。
2.1.2流动化开始风速与悬浮速度利用静压降和风速之间的关系测定了六种试验材料的流动化开始风速和悬浮速度(表2)。
粒径相同的两种BB弹的流动化开始风速不同，这是由于它们的密度不同而造成的。
表2所示的测量结果表明粒径相同的颗粒其流动化开始风速与悬浮速度的比值(u f/u t)相同。
随着粒径的增大流动化开始风速与悬浮速度的比值也增大。
表2 流动化开始风速与悬浮速度Table 2 Minimum fluidization wind velocity and terminal velocity颗粒u f/m·s-1u t/m·s-1u f/u t糙米 0.63 8.01 0.079稻谷 0.64 7.44 0.086大麦 0.74 7.70 0.096大豆 2.05 17.10 0.120 BB弹(0.12g) 1.32 11.80 0.112BB弹(0.2g) 1.90 16.90 0.1122.1.3静压降和充填量的关系如图2所示在流动化开始风速之后静压降随着充填量的增加而增加。
由图3可知充填量与静压降成线性关系。
颗粒粒径越大所对应的直线的斜率就越大，这是因为移动大直径颗粒迎风面积大，所以空气阻力大；静压降也大。
由图3可知粒径相同质量不同的两种BB弹的静压降与充填量的关系直线的斜率相同。
图3 静压降与填充量的关系Fig .3 Relation between static pressure drop and fill quantity2.2 流动化开始风速与粒径和密度之间的关系根据2.1.2中测定的六种颗粒的流动化开始风速，求出流动化开始风速与粒径和密度之间的回归直线。
回归依据为Leva [10]提出的流动化开始风速计算公式。
F F s pmf fgD c uμρρ/)(2−=(1) µf ：流动化开始风速(m/s) D p ：粒径(cm)ρs ：颗粒密度(g/cm 3) ρF ：空气密度(g/cm 3)c mf ：流动化开始风速系数 μF ：空气粘性系数(g/m ·s) g ：重力加速度(980cm/s 2)空气密度与颗粒密度相比非常小可以忽略不计，因此将式(1)改写为Fs p mf fgDc uμρ/2= (2) 设F mf g c A μ/=(3)A 为与空气粘性有关的系数。
代入式(2)得以下表达式。
s p fADuρ2=(4)稻谷、糙米、大豆、BB 弹(0.12g)、BB 弹(0.2g)等五种材料的试验数据进行线性回归，得到系数A 为4.52，回归方程如以下表达式。
spfDuρ252.4= (5)利用(5)式可以计算流动化开始风速。
将大麦的粒径和密度代入式(5)计算出的流动化开始风速为0.732m/s,该值与实测值(0.740m/s)相差1%。
2.3 流动状态的观察 2.3.1 照片观察如图4所示，稻谷、糙米、大麦的流动状态均会出现以下的四个阶段，风速没有达到流动化开始风速之前颗粒层处于静止状态(固定层)；风速大于流动化开始风速时颗粒层的中心颗粒被吹起，呈现喷水状运动；继续增加风速时，颗粒的运动形式转变为螺旋状的往复运动。
当风速达到悬浮速度时，颗粒将均匀地悬浮在管道内部。
大豆、BB 弹(0.12g)、BB 弹(0.2g)的流动状态与上述三种颗粒的截然不同，不会出现喷水状和螺旋状运动。
大豆、BB 弹(0.12g)、BB 弹(0.2g)在流动化开始风速之后出现颗粒群整体的往复运动，随着风速的增加往复运动的频率会加快。
由于大豆形状接近球体，所以其运动状态与BB 弹相似。
固定 喷水 螺旋 悬浮图4 糙米流动状态图 Fig.4 Fluid state of brown rice2.3.2 静压波动于流动状态的关系颗粒流动过程中不同的风速段静压波动也不同。
以填充量为300g 稻谷为例进行说明。
在固定层中静压波动范围为小于30Pa ；喷水状运动时静压波动范围也小于30Pa ；螺旋状运动时(风速3m/s~6m/s 之间)静压波动范围大于40Pa ；当风速接近悬浮速度时静压波动范围小于30Pa 。
因此可以根据A 、B 点的静压波动来判断颗粒层的流动状态。
3 结论1)影响流动化开始风速的主要因素是颗粒密度和粒径。
可以利用近似式(5)计算流动化开始风速，然后利用流动化开始风速和悬浮速度的比值计算悬浮速度。
流动化开始风速是干燥设备中鼓风机功率选择的重要依据；而悬浮速度是颗粒气流输送设备设计的主要基础数据。
2) 稻谷、糙米、大麦的流动状态中出现了喷水状和螺旋状运动，而大豆、BB 弹(0.12g)、BB 弹(0.2g)的流动状态中没有出现上述运动。