李忠毅 李 勇 姜開(kāi)忠

青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 青島 266061

0 引言

料倉(cāng)是各種松散物料的貯存設(shè)備,是粉體工藝過(guò)程中各種單元操作之間必須的重要設(shè)備[1]。由于每一種物料都有其獨(dú)特的物化性質(zhì)，故料倉(cāng)設(shè)計(jì)也具有多樣性。粉體料倉(cāng)屬于常壓容器，工作時(shí)要求粉體能連續(xù)流動(dòng)，料倉(cāng)能否保持連續(xù)、平穩(wěn)、順暢卸料是生產(chǎn)工作正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，更是下級(jí)給料計(jì)量設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確計(jì)量控制的關(guān)鍵影響因素[2]。但料倉(cāng)在使用過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題，導(dǎo)致后續(xù)工作無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行的現(xiàn)象較為常見(jiàn)，其問(wèn)題主要分為3大部分：1）流動(dòng)堵塞問(wèn)題；2）物料偏析問(wèn)題；3）沖擊流動(dòng)問(wèn)題。本文對(duì)此進(jìn)行討論，為料倉(cāng)使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的解決提供有益的參考。

1 流動(dòng)堵塞

1.1 粉體流動(dòng)的流型

粉體在料倉(cāng)實(shí)際下料過(guò)程中，流動(dòng)狀態(tài)往往比較復(fù)雜，但其典型的下料流動(dòng)狀態(tài)主要有質(zhì)量流動(dòng)、漏斗流動(dòng)和結(jié)拱堵塞3種[2]，如圖1所示。

圖1 物料流動(dòng)基本形態(tài)

質(zhì)量流動(dòng)也稱(chēng)整體流動(dòng)，如圖1a所示，在重力的作用下，當(dāng)料倉(cāng)內(nèi)任意一部分物料運(yùn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)料倉(cāng)內(nèi)的物料都會(huì)移動(dòng)，料倉(cāng)內(nèi)幾乎沒(méi)有靜止的區(qū)域，按照先進(jìn)先出的順序連續(xù)平穩(wěn)流出[3]。質(zhì)量流動(dòng)下料時(shí)料倉(cāng)實(shí)際有效容積較大，料流連續(xù)、穩(wěn)定，為后續(xù)給料計(jì)量設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和精準(zhǔn)計(jì)量控制提供了保證。但在下料過(guò)程中，物料與料倉(cāng)壁面產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，對(duì)料倉(cāng)壁面會(huì)產(chǎn)生一定磨損作用。故對(duì)具有強(qiáng)磨蝕性的物料應(yīng)給予適當(dāng)注意或采取保護(hù)措施。

漏斗流動(dòng)也稱(chēng)中心流動(dòng)，如圖1b所示，只有料倉(cāng)中央部分的粉體物料產(chǎn)生流動(dòng)，流動(dòng)區(qū)域呈漏斗狀，使料流順序紊亂，甚至有部分粉體停滯不動(dòng)。只有料倉(cāng)中心的物料在運(yùn)動(dòng)著，符合后進(jìn)先出原則[1]，大大降低了料倉(cāng)的有效實(shí)際容積，如果粉體物料在倉(cāng)殼處長(zhǎng)期滯留擠壓，甚至?xí)a(chǎn)生崩塌發(fā)生事故，影響生產(chǎn)安全和進(jìn)度。

結(jié)拱堵塞是由于物料在重力的作用下聚集粘結(jié)連接成橋，當(dāng)料拱向上的支撐力和上方的物料壓力達(dá)到力平衡時(shí)便形成了結(jié)拱堵塞，下面的物料流出后形成空穴便造成堵料斷流[2]，如圖1c所示。而料倉(cāng)結(jié)拱一般分為4種類(lèi)型：①壓縮拱：料倉(cāng)內(nèi)粉體因儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)而受到較大倉(cāng)壓力，使得固結(jié)強(qiáng)度增加而導(dǎo)致起拱；②楔形拱：顆粒狀的物料因相互嚙合而達(dá)到力平衡狀態(tài)所形成的料拱；③粘結(jié)粘附拱：粘結(jié)性強(qiáng)的物料在含水、吸潮或靜電作用而增強(qiáng)了物料與倉(cāng)壁的粘附力所形成的料拱；④氣壓平衡拱：料倉(cāng)回轉(zhuǎn)卸料器因氣密性差，導(dǎo)致空氣泄入料倉(cāng)，當(dāng)上下氣壓達(dá)到平衡時(shí)所形成的料拱。

圖2 料拱類(lèi)型

1.2 解決方法

1.2.1 采用外部助流措施

1）振動(dòng)助流 采用倉(cāng)壁振動(dòng)器，將其安置在料倉(cāng)易結(jié)拱堵料相對(duì)應(yīng)的倉(cāng)壁外側(cè)。通過(guò)電磁、氣動(dòng)或振動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，經(jīng)過(guò)倉(cāng)壁或振動(dòng)臂傳遞給物料，使物料松動(dòng)下卸，破壞結(jié)拱堵料。振動(dòng)助流主要適用于非粘滯性干松散物料，對(duì)于帶有粘滯性和較細(xì)的粉體物料，振動(dòng)將使得物料更加緊實(shí)，效果可能適得其反。一般需要在卸料過(guò)程中斷續(xù)振動(dòng)，卸料停止，振動(dòng)必須隨即停止。

2）機(jī)械攪拌 一般采用槳葉式或螺旋式攪拌葉，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌松動(dòng)物料和破壞結(jié)拱堵料，促使料倉(cāng)卸料，適用于附著性強(qiáng)的粉體。

3）氣體助流 通過(guò)噴吹壓縮氣體使得物料松動(dòng)和流態(tài)化，從而順暢卸料，例如：倉(cāng)壁噴吹裝置、空氣炮和蛇形風(fēng)管等，適用于含水量很低的粉體。

4）插入改流體 改流體多為圓錐狀或角錐狀，對(duì)于流動(dòng)性差的粉體，可設(shè)置2個(gè)改流體。

1.2.2 改善料倉(cāng)結(jié)構(gòu)

目前主要是從改善料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、降低料倉(cāng)粉體壓力和減小料倉(cāng)比摩擦阻力這3個(gè)方面來(lái)解決結(jié)拱堵塞問(wèn)題。針對(duì)不同類(lèi)型的結(jié)拱堵塞問(wèn)題要針對(duì)性地來(lái)解決[4]。

1）壓縮拱 主要是通過(guò)增加卸料口尺寸、減小斗頂角來(lái)改善料斗幾何形狀；減小料倉(cāng)間隔或采用改流體來(lái)降低粉體壓力；改善倉(cāng)壁材料以減小倉(cāng)壁摩擦阻力。

2）楔形拱 主要是通過(guò)增加卸料口尺寸、減小斗頂角或者采用非對(duì)稱(chēng)料斗來(lái)改善料斗幾何形狀。

3）粘性粘附拱 采用防潮或消除靜電的方法來(lái)減小倉(cāng)壁摩擦阻力，將容易吸水的物料妥善存放防潮；在料倉(cāng)以及防爆和排氣裝置上設(shè)置靜電接地板以消除靜電。

4）氣壓平衡拱 采用偏心卸料口來(lái)改善料斗幾何形狀，采取排氣措施來(lái)減小倉(cāng)壁摩擦阻力。

2 物料偏析

粉體在流動(dòng)時(shí)，由于粒徑、顆粒密度、顆粒形狀、表面形狀等差異，粉體層呈現(xiàn)的不均質(zhì)現(xiàn)象，即出現(xiàn)物料分離(也稱(chēng)偏析)。大部分分離的物料是能自由流動(dòng)或者稍有粘性的，故顆?？珊苋菀椎叵嗷シ蛛x。而流動(dòng)性差的粉體受到顆粒間粘附力的影響，大大降低了單個(gè)顆粒的流動(dòng)性，從而降低了分離的趨勢(shì)。通常情況下，希望減少或避免物料分離，因?yàn)橄掠蔚脑S多工藝要求產(chǎn)品具有恒定的組成[5]。

2.1 偏析原理

2.1.1 斜面上的分離

如果顆粒在松散固體堆的表面或顆粒床的任何其他傾斜表面上向下滑動(dòng)，較小的顆粒比較大的顆粒更有可能進(jìn)入到表面上足夠大的空隙中。因此，較小的顆粒保留在空隙中，而較大的顆粒主要向下滑動(dòng)或滾動(dòng)到堆的底部。堆積物的表面作用類(lèi)似于篩子，較小的顆粒通過(guò)篩子落下，這種效應(yīng)也叫篩選，如圖3所示。顆粒大小差異越大，篩選效果越明顯。在細(xì)粒占比很小的情況下，這些微粒將聚集在靠近堆的頂部，如果細(xì)粒的占比很大，這些細(xì)粒中的一些也會(huì)到達(dá)堆的底部。如果粉體僅有少量相對(duì)較大的顆粒，則這些顆粒可能會(huì)聚集在底部[6]。

圖3 料堆篩選

除篩分效應(yīng)外，傾斜的顆粒床表面還會(huì)發(fā)生其他的分離效應(yīng)。如果一些顆粒休止角比較大，堆積的上部會(huì)更陡(見(jiàn)圖4)。休止角較大的顆粒主要停留在堆的較高、較陡的部分，而休止角較低的顆粒在更下方。

圖4 傾斜面篩選

2.1.2 空氣阻力效應(yīng)

粉體顆粒相對(duì)于氣體的速度會(huì)受到空氣阻力的影響[7]。空氣阻力與重力之比隨著顆粒尺寸的減小而增加，故重力場(chǎng)中顆粒的穩(wěn)態(tài)沉降速度隨著顆粒尺寸的減小而顯著降低(見(jiàn)表1)。這種效應(yīng)對(duì)于50～100 μm的顆粒尺寸起著重要的作用，但是對(duì)小于10 μm的顆粒影響不是十分顯著。因此，懸浮在氣體中的小顆粒不能以相對(duì)于氣體明顯的速度移動(dòng)，且很容易被氣流帶走。

表1 顆粒穩(wěn)態(tài)沉降速度與直徑的關(guān)系

當(dāng)粒子流在水平方向(或傾斜方向)填充容器時(shí)，細(xì)顆粒比粗顆粒更容易受到空氣阻力的影響，細(xì)顆粒不會(huì)傳播到較遠(yuǎn)的距離。圖5a顯示了從斜道卸料形成的堆，由于所討論的空氣阻力對(duì)粒子軌跡的影響，粗顆粒將主要聚集在遠(yuǎn)離斜槽的一側(cè)。如果從側(cè)面填充料倉(cāng)(見(jiàn)圖5b)，由于不同軌跡的影響，細(xì)?？赡茉谡麄€(gè)料倉(cāng)中不對(duì)稱(chēng)分布。如果粗顆粒的流動(dòng)明顯好于細(xì)顆粒，則在排放過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生偏心流動(dòng)，那么在排放開(kāi)始時(shí)，主要排放粗顆粒[8]。

圖5 軌跡分離

當(dāng)料倉(cāng)從頂部垂直裝料時(shí)，顆粒尺寸對(duì)沉降速度的影響明顯(見(jiàn)圖6)。若粉體通過(guò)氣力輸送到料倉(cāng)中，較粗的顆粒跟隨氣流向下到達(dá)填料表面并保留在該位置。相反，細(xì)顆粒(小于50～100 μm)夾帶在氣流中，當(dāng)氣流接近料倉(cāng)中已有的物料表面時(shí)，氣流向外轉(zhuǎn)向倉(cāng)壁，最后向上。由于氣流橫截面的增加，氣體速度向倉(cāng)壁方向降低，因此，顆粒會(huì)掉落并沉積在填料表面，較小的顆粒會(huì)沉積在離填料點(diǎn)更遠(yuǎn)的地方[9]。即細(xì)顆粒將沉積在靠近倉(cāng)壁的地方，非常細(xì)小的顆粒直接粘附在壁上，形成顆粒層，當(dāng)層超過(guò)特定厚度時(shí)最終落下。即使粉體通過(guò)重力單獨(dú)裝入料倉(cāng)，即沒(méi)有氣力輸送系統(tǒng)產(chǎn)生的氣流，顆粒流也會(huì)產(chǎn)生拖動(dòng)氣流。這種氣流遵循與圖6相似的路徑，但與氣力輸送系統(tǒng)裝料相比，空氣速度較小，故效果不太強(qiáng)烈。

圖6 垂直裝料時(shí)顆粒氣流

2.2 解決方法

2.2.1 粉體的改性

通常情況下修改已經(jīng)存在的物料在實(shí)際情況中不現(xiàn)實(shí)，但是在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)該考慮到物料發(fā)生分離問(wèn)題的可能性，然后通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)消除或減輕?？梢詤⒖迹?）減少顆粒尺寸、顆粒形狀和顆粒密度方面的差異；2）通過(guò)適當(dāng)增加顆粒間粘附力降低流動(dòng)性，從而降低了分離的可能性。例如可以添加適量的液體來(lái)增大附著力，但是這種改進(jìn)有可能會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)問(wèn)題。3）混合物成分的緊密結(jié)合。如一種成分被另一種成分覆蓋。

2.2.2 填料過(guò)程的優(yōu)化

當(dāng)粉體物料沿著傾斜表面流動(dòng)時(shí)，由于篩分而發(fā)生分離。為了防止這種情況，必須避免形成傾斜表面，如靜止斜坡，即料倉(cāng)必須在其整個(gè)橫截面上均勻裝料。

1）可通過(guò)旋轉(zhuǎn)斜槽來(lái)實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖7a)，顆粒在橫截面上的均勻分布要求氣力輸送的氣流要均勻。旋轉(zhuǎn)斜槽的傾斜度可變，物料可以裝入任何直徑的同心環(huán)中，從而保持表面幾乎水平。

2）分散擋板(見(jiàn)圖7b)將粒子流分布在料倉(cāng)橫截面的較寬區(qū)域。這種方法重點(diǎn)是氣流垂直指向擋板的中心，否則不能保證物料在所有方向上均勻分布[10]。

3）如圖7c所示，如果物料從帶式輸送機(jī)或斜道被拋到分散擋板上，軌跡分離會(huì)導(dǎo)致?lián)醢迳戏酱?、?xì)粒分布不均勻。對(duì)于這種情況，可在分散擋板上方的設(shè)置垂直混合管(類(lèi)似于靜態(tài)混合器)，粗粒流可以在垂直混合管中居中混合(見(jiàn)圖7d)，解決軌跡分離的問(wèn)題。

4）當(dāng)物料從分散擋板上落下時(shí)，如圖7b所示，由于顆粒尺寸、形狀和密度的不同而產(chǎn)生不同的軌跡，可在徑向分離。在分散擋板處設(shè)置一個(gè)的圓柱裙可用來(lái)限制分散的物料，使其幾乎垂直下落(見(jiàn)圖7e)。這樣，物料分離減少，但在料倉(cāng)表面形成一個(gè)環(huán)形堆，細(xì)粒將主要出現(xiàn)在環(huán)形堆的頂部邊緣下方，而粗粒將沿著垂直軸和料倉(cāng)的周邊聚集[11]。

5）還可以設(shè)置多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)，使得料倉(cāng)多進(jìn)料點(diǎn)同時(shí)裝料（見(jiàn)圖7f）。在料倉(cāng)頂部下方的水平多孔板，從上方裝料，使得粒子流分布在料倉(cāng)的橫截面上。

2.2.3 小結(jié)

粉體物料在流動(dòng)、運(yùn)輸、處理或加工等過(guò)程都可能發(fā)生離析。原則上，物料分離的趨勢(shì)可以通過(guò)改變物料特性來(lái)降低，但是就成本和所需的產(chǎn)品性能而言，這通常是有限的或不可能的。填充料時(shí)避免分離的方法受到限制，效率不可預(yù)測(cè)，有時(shí)過(guò)于昂貴。因此，最好的解決方法是設(shè)計(jì)料倉(cāng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料特性提前考慮到可能引起的物料分離，盡可能地選擇質(zhì)量流模式[12]，這樣可極大地減輕物料偏析現(xiàn)象，降低對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量和進(jìn)度的影響。

3 沖擊流動(dòng)

料倉(cāng)中粉體的流動(dòng)可能伴隨著動(dòng)態(tài)脈動(dòng)和自激振動(dòng)[13]，脈動(dòng)頻率＞1 Hz，部分振幅較低處會(huì)出現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)范圍內(nèi)的振動(dòng)(頻率＞20Hz)，也被稱(chēng)為料倉(cāng)噪音或料倉(cāng)鳴笛。這種噪音經(jīng)常間歇地出現(xiàn)，發(fā)出類(lèi)似卡車(chē)?yán)鹊穆曇簟Ｓ袝r(shí)還會(huì)出現(xiàn)明顯震動(dòng)，被稱(chēng)為料倉(cāng)震動(dòng)。根據(jù)支撐料倉(cāng)的地面，震動(dòng)會(huì)擴(kuò)散到周?chē)苓h(yuǎn)的地方。因此，料倉(cāng)震動(dòng)和料倉(cāng)鳴笛會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞料倉(cāng)結(jié)構(gòu)。料倉(cāng)震動(dòng)和料倉(cāng)鳴笛是大量粉體突然加速和隨后減速造成的，即為沖擊流動(dòng)。一般料倉(cāng)都會(huì)表現(xiàn)出來(lái)這種沖擊，但是只有當(dāng)這種現(xiàn)象表現(xiàn)得強(qiáng)烈時(shí)才產(chǎn)生料倉(cāng)震動(dòng)或料倉(cāng)鳴笛[9]。然而并非每一種粉體都會(huì)引起嚴(yán)重的沖擊，引起這種沖擊主要是堅(jiān)硬、易碎和粒較粗的粉體。料倉(cāng)沖擊可能是由許多不同的機(jī)制引起的。

3.1 突然流動(dòng)造成的沖擊

料倉(cāng)中的大顆粒區(qū)域突然開(kāi)始流動(dòng)（加速）和突然停止（減速）會(huì)產(chǎn)生一個(gè)慣性力，然后引起沖擊[14]。該慣性力取決于被減速粉體的質(zhì)量和減速機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，一般情況下，填充質(zhì)量和填充水平越大，加速和減速也越大，即料倉(cāng)沖擊的強(qiáng)度隨著料倉(cāng)尺寸和填充高度而增加，尤其是高徑比較大的高料倉(cāng)，發(fā)生的沖擊會(huì)很強(qiáng)烈。如圖8所示，定性地繪出了沖擊期間料倉(cāng)支撐力的典型模式，若料倉(cāng)填料的一部分突然開(kāi)始向下移動(dòng)，它會(huì)受到向上作用的慣性力，從而減小料倉(cāng)的支撐力[15]。在隨后對(duì)靜止的或流動(dòng)較慢的粉體的沖擊中，進(jìn)一步向下移動(dòng)的物料突然減速，導(dǎo)致向下的大慣性力，則支撐力達(dá)到一個(gè)明顯的峰值?？傮w而言，減速機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度取決于粉體的停止距離，粉體越硬，停止的距離越小，故向下的慣性力越大。對(duì)于細(xì)粒、可壓縮的粉體，減速力較小，慣性力也較小。然而，隨著固結(jié)應(yīng)力的增加，細(xì)粒粉體被越來(lái)越多地壓縮。當(dāng)儲(chǔ)存在較高的應(yīng)力下時(shí)，細(xì)粒粉體會(huì)變得更堅(jiān)硬，壓縮性更差[16]。因此，這種粉體（如水泥）當(dāng)儲(chǔ)存在大應(yīng)力占優(yōu)勢(shì)的大料倉(cāng)中時(shí)會(huì)表現(xiàn)出沖擊，而相同的粉體在小筒倉(cāng)中卻沒(méi)有任何沖擊。

圖8 沖擊力與時(shí)間的關(guān)系

3.2 滑粘摩擦引起的突流和脈動(dòng)流

在之前的研究中，滑粘效應(yīng)被視為料倉(cāng)沖擊的來(lái)源[5]。由于粘滑和滑動(dòng)之間周期性的變化，故粉體間歇性、不平穩(wěn)地流動(dòng)。而發(fā)生粘滑要滿(mǎn)足滑動(dòng)摩擦力小于靜摩擦力和系統(tǒng)允許振動(dòng)(例如，足夠小的阻尼能夠儲(chǔ)存足夠多的彈性能量)2個(gè)必須的條件[17]。

在粘滑摩擦的情況下(在大塊固體內(nèi)部或在大塊固體和相鄰壁之間)，應(yīng)力在粘滑階段積累，導(dǎo)致靜摩擦被克服后突然加速運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng))，則會(huì)產(chǎn)生單獨(dú)的沖擊或周期性的沖擊。

3.3 相對(duì)于出口尺寸的大流量

粉體可從料倉(cāng)連續(xù)排放，直至達(dá)到特定的質(zhì)量流。較大的質(zhì)量流會(huì)引發(fā)脈動(dòng)排放，特別是如果出口尺寸接近臨界尺寸以避免起拱[18]。脈動(dòng)流的原因是拱的形成，拱只發(fā)展很短的時(shí)間，隨后坍塌。脈動(dòng)可傳遞到上方流動(dòng)的粉體，從而傳遞到筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)。由于料斗中粉體的變形，隨著距離出口的距離增加，脈動(dòng)可能會(huì)減弱。因此，如果出口開(kāi)口較小，則產(chǎn)生的料倉(cāng)振動(dòng)可能較小。如果出口開(kāi)口較大，可觀(guān)察到嚴(yán)重的振動(dòng)。當(dāng)細(xì)粒物料從料倉(cāng)中排出時(shí)，料斗中會(huì)產(chǎn)生氣體負(fù)壓，導(dǎo)致空氣通過(guò)出口逆向流入粉體，產(chǎn)生流動(dòng)限制。如果所需的卸料速率過(guò)高，逆流氣流可能導(dǎo)致粉體的脈動(dòng)流。然而，脈動(dòng)流產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度可能會(huì)因?yàn)榧?xì)粒物料的阻尼而受到限制。

3.4 進(jìn)料器的循環(huán)激勵(lì)

給料器可以使料倉(cāng)中流速產(chǎn)生周期性變化[19]。例如，當(dāng)自由流動(dòng)的粉體通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥排出時(shí)，就可能發(fā)生這種情況。在小轉(zhuǎn)速下，當(dāng)回轉(zhuǎn)閥的凹穴進(jìn)入料斗出口區(qū)域時(shí)，該凹穴立即被填滿(mǎn)。因此，粉體間歇地從料斗中取出，會(huì)引起振動(dòng)，尤其是易碎的物料。然而，因?yàn)橹芷谛赃\(yùn)動(dòng)的來(lái)源在下料斗區(qū)域，這些振動(dòng)可能相對(duì)較弱。

3.5 拱門(mén)和鼠洞的坍塌

如果料倉(cāng)的出口小于臨界拱或鼠洞直徑[19]，則可能形成穩(wěn)定的拱或鼠洞。拱或鼠洞可能因外部激勵(lì)而坍塌（如外部助流裝置），物料下落沖擊對(duì)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)造成沖擊載荷。如果料斗下部的物料已經(jīng)排出，墜落高度較大，當(dāng)拱門(mén)坍塌時(shí)會(huì)產(chǎn)生異常強(qiáng)烈的沖擊，這對(duì)料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)影響較大，很有可能會(huì)造成料倉(cāng)失效。

3.6 解決方法

1）減少加速質(zhì)量 消除或減少?zèng)_擊的有效解決方案是減少加速和隨后減速的質(zhì)量[20]。這種方法不僅減小了慣性力，還減小了體積固體中的應(yīng)力。其最簡(jiǎn)單的方法是降低填充高度，但會(huì)導(dǎo)致可用體積的減少，通常不可接受。可以在卸料時(shí)減少運(yùn)動(dòng)粉體的質(zhì)量，在料斗上方形成了收斂流，而不是活塞流。這增加了內(nèi)部剪切，從而增加了物料中的能量耗散，使得沖擊過(guò)程中的加速和隨后的減速相對(duì)緩和，同時(shí)垂直作用在質(zhì)量流料斗上的應(yīng)力顯著降低。因此，在料斗頂部形成的剪切區(qū)承受較小的應(yīng)力，如果料斗中剪切區(qū)的滑粘摩擦是沖擊的來(lái)源，則在沖擊之前儲(chǔ)存的彈性能量較少，則在沖擊過(guò)程中釋放的彈性能量也較少。

2）增加倉(cāng)壁的粗糙度 如果由于粘滑導(dǎo)致垂直部分壁上的粉體突然流動(dòng)而引起沖擊，還可以通過(guò)增加壁的粗糙度來(lái)消除筒倉(cāng)鳴響。由于較粗糙的圓柱壁使整體實(shí)心柱在壁上承受較高的垂直剪切應(yīng)力，使得物料不能快速向下加速，則作用在料斗中粉體上的垂直應(yīng)力也較低。

3）減小速度梯度 如果在質(zhì)量流料斗中，料斗傾角和壁面摩擦的組合接近漏斗流，壁面粉體的速度相對(duì)較小，則剪切變形較大[21]。通過(guò)減小壁面摩擦角(使用適當(dāng)?shù)囊r里或涂層)來(lái)降低速度梯度，從而減小剪切變形，進(jìn)而消除沖擊。

4 總結(jié)

料倉(cāng)存儲(chǔ)的物料是粉狀固體，由于粉體物料特性的復(fù)雜性，使得料倉(cāng)在使用過(guò)程中問(wèn)題頻發(fā)。解決料倉(cāng)問(wèn)題最好的方法是在設(shè)計(jì)料倉(cāng)時(shí)便根據(jù)物料特性以及生產(chǎn)過(guò)程中，將可能產(chǎn)生問(wèn)題的各種因素考慮進(jìn)去，對(duì)待不同類(lèi)型的問(wèn)題應(yīng)當(dāng)采取不同的解決方法。本文描述的料倉(cāng)問(wèn)題及解決方法為料倉(cāng)的設(shè)計(jì)以及使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題解決提供參考，只有正確分析料倉(cāng)產(chǎn)生問(wèn)題的原因，采取相應(yīng)的科學(xué)方法才能圓滿(mǎn)解決各種問(wèn)題。