Fundamental investigation of plug conveying of cohesionless particles in a vertical pipe (pressure drop and friction of a stationary plug)

Authors

  • Y. Tsuji,

    1. Department of Mechanical Engineering for Industrial Machinery and Systems, Faculty of Engineering, Osaka University, Suita, Osaka, 565 Japan
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  • R. Asano

    1. Department of Mechanical Engineering for Industrial Machinery and Systems, Faculty of Engineering, Osaka University, Suita, Osaka, 565 Japan
    Current affiliation:
    1. Mitsubishi Heavy Industries, LTD., Nagasaki Shipyard & Engineering Works, Nagasaki, 850 Japan
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Abstract

A stationary packed bed of cohesionless particles is set up in a vertical pipe for the fundamental study of plug conveying. The effect of flow acceleration or deceleration on the pressure drop of the plug is investigated first. It is found that the pressure drop increases due to the flow acceleration and vice versa. Next, the following three kinds of experiments were made for the study of friction characteristics: 1. Friction between the plug and moving wall without air flow, 2. Friction between the plug and wall with downward air flow, 3. Friction between the plug and wall with upward air flow. The results are compared with the theory established in powder mechanics. The state of stress being of the active or passive case is discussed. Finally the problem of particles raining down from the back of the plug is studied. It is shown that the air velocity necessary to support the particles can be calculated based on a simple analysis of pressure distribution around the particles.

Abstract

Un lit stationnaire garni de particules disparates a été placé dans un tuyau vertical pour l'étude expérimentale du transport bouchon. Dans un premier temps, on a étudié l'effet d'accélération ou de ralentissement de l'écoulement sur la perte de charge du bouchon. On a trouvé que la perte de charge augmente à cause de l'accélération de l'écoulement et vice-versa. On a ensuite mené trois types d'expériences pour l'étude des caractéristiques de friction, soit: 1° friction entre le bouchon et la paroi mobile sans écoulement d'air; 2° friction entre le bouchon et la paroi avec écoulement d'air descendant; 3° friction entre le bouchon et la paroi avec écoulement d'air ascendant. Les résultats sont comparés à la théorie établie en mécanique des poudres. L'état de stress, de type actif ou passif, est examiné. Enfin, on a étudié le problème des particules tombant de l'arrière du bouchon. On montre que la vitesse de l'air nécessaire pour soutenir les particules peut être calculée à partir d'une simple analyse de la distribution de pression autour des particules.

Ancillary