气力提升作为一种新兴技术,在矿浆提升、河道清淤、石油和化工液体输送等领域中广泛应用。其常规特性已得到较为深入的研究,但非均匀介质的气力提升理论涉猎较少。针对于此,本文提出采用气力提升非均匀颗粒的构想,从实验角度入手,结合理论建模揭示其提升机理。为研究颗粒提升规律,根据牛顿第二定律和流体力学基本理论,建立了颗粒提升临界模型,获得临界速度随粒径的变化趋势。在此基础上,根据动量守恒定律和多相流理论建立提升管内气液固三相流速度模型,分析管内轴向压力、各相相含率和真实速度的分布规律,从而得出气、液、固三相折算速度的关系,进一步分析粒径、颗粒浓度和浸入率等参数对提升性能的影响规律。此外,基于能量守恒定律建立提升效率模型,分析进气量、浸入率和颗粒浓度等因素的相互作用机制及其对效率的影响规律。为验证理论模型的可靠性,以粒径为2mm和5mm的麦饭石陶瓷颗粒为介质,实验研究不同进气量QG、浸入率γ、粒径dS、颗粒浓度αS和颗粒混合比δ下,扬水量QL、扬固量QS和提升效率η的变化规律。理论分析与实验测试结果表明:临界速度随颗粒尺寸增大而增大,随浸入率升高而减小。而在实验中则发现临界气量值随浸入率上升呈递减趋势,随颗粒尺寸增大呈上升趋势。扬固量和提升效率均随浸入率升高而增高,随粒径增大而下降,存在最佳气量值使得扬固量与提升效率处于峰值。扬固量随颗粒浓度增加而上扬,但提升效率则与之相反。在恒定颗粒浓度下,扬固特性和提升效率随混合比的增大(细颗粒含量增多)而上扬;粗颗粒受浸入率的影响较细颗粒大。理论分析与实验结果相吻合。