當流體速度超過帶出速度后，物料在空氣動力作用下被懸浮而后被輸送，因此物料在氣流中的懸浮是研究氣力輸送問題的出發(fā)點。
(一)顆粒在垂直管中和水平管中的懸浮
顆粒在垂直管中和水平管中的懸浮機理及運動狀態(tài)是不相同的。在垂直管內，顆粒的受力情況完全與沉降中一樣。顆粒本身所受的重力、氣體浮力與氣體對顆粒運動的阻力成平衡時，顆粒就懸浮在某一高度，并與管壁相脫離。在水平管內，由于氣流運動方向與顆粒的重力方向相垂直，顆粒的懸浮運動就很復雜。顆粒之所以能克服重力而懸浮于流體中，主要是如下幾種力作用的結果。
圖3-26(1)湍流時氣體質點在垂直方向的分速度產(chǎn)生垂直向上的力; 圖3-26(2)氣流沿管截面存在速度分布，管中心處速度最大，愈靠近管壁，速度愈低。由于氣流的速度梯度，顆粒存在著旋轉。根據(jù)瑪格紐斯效應，逆氣流方向的一側所受的壓強高于順氣流一側的壓強，因而管中下部的顆粒在此壓強下被懸浮; 圖3-26(3)由于顆粒形狀的不規(guī)則，氣流推力在垂直方向上產(chǎn)生分力; 圖3-26(4)顆粒間的相互碰撞或顆粒與管壁間的碰撞，使顆粒跳躍，或受到反作用力在垂直方向上的分力的作用。 上述分析僅表示水平管內顆粒懸浮受力的可能性，并不表示各力同時都起作用。
(二)顆粒在管中的運動狀態(tài)
氣力輸送中，顆粒在管道中的運動狀態(tài)與氣流速度有直接關系。在垂直管內，當氣流速度為顆粒懸浮速度時，顆粒呈流態(tài)化狀態(tài)而自由懸浮在氣流中;氣流速度超過懸浮速度時，顆粒基本上均勻散布在氣流中被氣流所輸送。在水平管道中，將氣流速度與顆粒運動狀態(tài)的關系進行分析，可得到圖3-27所示的各種狀態(tài)。
圖中圖3-27(1)為懸浮流，即輸送氣流速度大時，顆粒基本上接近均勻分布，在氣流中呈懸浮狀態(tài)被輸送;圖3-27(2)為底密流，即顆粒愈接近管底分布愈密，一面作不規(guī)則的旋轉、碰撞，一面被輸送;圖3-27(3)為疏密流，即顆粒懸浮輸送的極限狀態(tài)，為疏密不均的流動，有部分顆粒在管底滑動，但尚無停滯現(xiàn)象;圖3-27(4)為停滯流，即大部分顆粒失去懸浮能力，在管底局部聚集，使管子流動截面變窄，從而使氣速增大，又把停滯的顆粒群吹走。顆粒就這樣處于停滯、集積、吹走反復交替的不穩(wěn)定的輸送狀態(tài);圖3-27(5)為部分流，即輸送氣流速度過小，顆粒堆積在管底，氣流在上部流動，只有部分顆粒在氣流作用下作不規(guī)則移動，類似于沙丘的流動;圖3-27(6)為柱塞流，即堆積料層充滿整個輸送管截面上，靠空氣的壓強推動輸送。 上述不同的流動狀態(tài)與顆粒的物理性質有關。但對同一物料，主要受氣流速度的支配。要得到完全的懸浮的氣力輸送，必須要有足夠的氣流速度。但是過大的氣流也不必要，因為這將造成很大的輸送阻力和較大的磨損。
(三)氣力輸送的形式
氣力輸送的形式，按照物料和氣流在管道中兩相流動的特征來分類，可分為稀相流輸送(即普通氣力輸送)、密集流輸送和間斷流輸送三種，其中稀相流氣力輸送又可分為如下三類。
1.吸引式(或稱真空式)氣力輸送
吸引式是將物料和大氣混合一起吸入系統(tǒng)進行輸送，系統(tǒng)內保持一定的真空，物料隨氣流送到指定地點后經(jīng)分離器(卸料器)將物料分出，分出的含塵氣體經(jīng)除塵器凈化后，由風機排出。吸引式輸送分低真空和高真空兩種。低真空輸送工作負壓約在10kPa以下，高真空輸送工作負壓約在10～50kPa。 吸引式氣力輸送的供料設備結構簡單，由于系統(tǒng)在負壓下工作，灰塵不致外揚，易保持車間衛(wèi)生條件，特別適用于多點吸料向一處集中的輸送場合。但動力消耗大，對管道、設備要求嚴格密封，避免漏氣，不宜于大容量長距離輸送。
2.壓送式(或稱壓力式)氣力輸送
壓送式是依靠壓氣機械排出的高于大氣壓的氣流，將物料與氣流混合一起而進行輸送，系統(tǒng)內保持正壓，物料送到指定地點后，經(jīng)分離器將物料分出并可自動排出，分離出來的空氣經(jīng)凈化后被排出。壓送式輸送可分低壓壓送式和高壓壓送式。低壓壓送式通常的排氣壓強在50kPa以下，高壓壓送式的壓強為100～700kPa。 壓送式氣力輸送時，通過鼓風機的是潔凈空氣，故鼓風機的工作條件較好。這種輸送形式適用于大容量長距離的輸送，特別適用于從一個供料點到多個卸料點的分散輸送。其缺點是由于系統(tǒng)內處于正壓，故供料設備結構復雜，要求高。
3.吸引壓送混合式氣力輸送
混合式為吸引式和壓送式氣力輸送裝置的組合。風機前屬真空系統(tǒng)，風機后屬正壓系統(tǒng)。真空部分可從幾點吸料集中送到一個分離器內，分離出來的物料經(jīng)加料器送入壓力系統(tǒng)，及至送到指定位置之后，經(jīng)第二個分離器分出物料并排出，分離出來的空氣經(jīng)凈化后排出。這種輸送方式特別適用于從幾點吸料而同時又分散輸送到不同地點的輸送場合，但氣體輸送機械易磨損。由于系統(tǒng)比較復雜，除非在特殊情況下須綜合考慮吸引式和壓送式兩者的優(yōu)點時才采用。
(四)氣力輸送系統(tǒng)的組成
氣力輸送系統(tǒng)由供料裝置、輸料管路、卸料裝置、閉風器、除塵裝置、氣力輸送機械等組成。 用于食品氣力輸送的氣體輸送機械必須保證空氣流潔凈無毒，不含機油，含塵少。較多的是離心通風機、離心鼓風機、羅茨鼓風機、往復式真空泵、水環(huán)式真空泵等。
氣力輸送常用的除塵器有旋風分離器、袋濾器、濕法除塵器等。對于氣力輸送的輸料管路，為保證空氣沿整個管道截面均勻分布，并減小輸送中的阻力，一般多為內徑50～300mm的圓形截面管。在吸嘴或物料管的可動部分與固定部分的連接處，可采用撓性管。 彎頭是氣力輸送中最容易產(chǎn)生壓強損失和物料破損的部位，并且黏附性的細粉也容易在彎頭處附著。彎頭的壓強損失隨曲率半徑而變，曲率半徑越大，則壓強損失越小，通常采用曲率半徑為內徑的5～15倍。 供料裝置是用來將需要輸送的物料送入輸送管道的一種設備。目前用得最多的有如下幾種：
(1)吸嘴
吸嘴是吸引式氣力輸送的供料裝置。根據(jù)使用條件和輸送物料的性質的不同，吸嘴有許多不同的形式。
(2)旋轉式加料器
旋轉式加料器適用于壓送式的氣力輸送，但也可以用作吸引式輸送中的卸料器。旋轉式加料器的器殼內裝有轉子，轉子上有6～8個葉片。物料由上部料斗落下，進入轉子的葉片之間，隨同轉子一起旋轉至下部，由排出口排出，進行供料。旋轉式加料器是一種容積式加料器，其加料量直接與葉輪轉速相關。一般在工作時，葉片格室內并不全部為物料充滿。格室內物料的體積與格室的幾何體積之比，稱為容積效率ηV，一般取0.75～0.85。
(3)螺旋式加料器
螺旋式加料器是把粉狀物料送入高混合比的輸料管時廣泛應用的一種加料裝置。物料借轉動的加料螺旋被送至混合室后，又被裝在混合室下部的噴嘴所噴出的壓縮空氣帶出到輸料管中。這種加料器的優(yōu)點是結構堅固，適用于高溫、高混合比物料的輸送，但其動力消耗比其他型式的大。
(4)噴射式加料器
噴射式加料器實際上就是文丘里管，粉粒物料入口位于喉部。壓縮空氣從噴嘴高速噴出，依靠噴射作用對粉粒物料進行吸引，物料隨噴出的空氣一起被輸送。這種供料器沒有運動部件，受料口為負壓，無空氣上吹現(xiàn)象;擴壓后為正壓，所以分離器的結構可以簡化，可向正壓處供料。缺點是高壓空氣耗量大，效率較低，并且在輸送硬顆粒時，喉部磨損嚴重。
(5)空氣槽
當空氣通過粉粒料層使之流化時，由于物料休止角減小而流動性增加，呈現(xiàn)出類似液體的性質?？諝獠劬褪抢么艘恍再|使顆粒在傾斜度為4°～10°的槽中靠重力作用而產(chǎn)生流動的供料裝置。空氣槽沒有運動部件，操作管理方便，功率消耗很少，設備簡單、輸送量大，不會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，特別適用于面粉等容易流化的粉料，但對粒度大、水分多、不易流化的物料則不能使用，對在空氣中易潮解的物料也不適用。
卸料器又稱物料分離器，是將隨氣流一起輸送的物料分離下來的設備。從廣義上說，卸料器也屬于除塵器。但氣力輸送的卸料器內物料的混合比為3～6，特別是高壓壓氣式，混合比高達幾十，而一般除塵器內每立方米空氣中灰塵含量只有十幾克。因此，對卸料器還要考慮磨損問題。常用的卸料器有離心式和沉降式兩種。
閉風器又稱鎖風器。壓送式輸送中卸料器內是正壓，其中物料可借重力及內外壓差來排除。但是，對吸引式輸送，卸料器內是負壓。如果不采取相應的措施，當卸料器排料閥開啟后，將發(fā)生物料的反吹現(xiàn)象，致使物料不能排出。類似這種反吹現(xiàn)象也同樣發(fā)生在壓送式輸送中的加料口處。所以要裝設相應的裝置，保證吸引式輸送中卸料器內的負壓而又能使物料順利排出。前述的旋轉加料器、螺旋加料器，就是閉風器的兩種較好類型。
(五)輸送氣流速度和混合比
輸送氣流速度和混合比是氣力輸送計算中的關鍵參數(shù)。 在氣力輸送中，由于顆粒之間和顆粒與管壁之間的相互摩擦、碰撞或黏附作用以及輸送管中氣流速度分布不均勻，輸送顆粒物料所需氣流速度要大于其懸浮速度的幾倍，輸送粉狀物料則要大幾十倍。速度過小則可能產(chǎn)生堵塞，如果速度過大，不但所需的功率增加，而且輸料管、彎頭的磨損也加劇，分離器和除塵器的尺寸也要增大，所以應選擇適當?shù)臍饬魉俣取＞鶆虻剌斔臀锪纤璧淖钚饬魉俣入S物料性質、混合比、加料器的類型及構造、輸送管內徑和長度以及配管方式而變化。
