При движении семян в виде частиц шаровой формы в спокойной газовой среде действует сила тяжести: , сила Архимеда:
, сила аэродинамического сопротивления частицы, определяемая по формуле Ньютона:
.
При встречном потоке газа, когда скорость частицы равна нулю, справедливо условие и, следовательно
или
, из которого
. Коэффициент сопротивления l зависит от критерия Re и формы частиц. Сила аэродинамического воздействия газа на частицу зависит от относительной скорости обтекания и определяется из выражения:
.
В сторону движения частиц действует сила, передаваемая от газового потока dR, в противоположную сторону действует сила сопротивления dT, обусловленная соударениями частиц о стенки трубопровода, и сила трения, обусловленная весом материала. В установившемся режиме справедливо уравнение:
.
Для силы dT касательное напряжение между стенкой трубы и потоком материала с равномерным распределением частиц по сечению трубопровода принимается пропорциональным силе инерции масс частиц:
,
где – коэффициент сопротивления, зависящий от свойств транспортируемого материала и стенки трубы;
,
где α – угол наклона трубопровода; f – коэффициент трения скольжения материала по трубе. Для вертикального трубопровода b = 1, для горизонтального b = f.
Подставим в уравнение баланса сил его составляющие получим:
.
Это уравнение пригодно для определения скорости газа при известной скорости материала. Для получения зависимости отношения скоростей от скорости потока газа составим уравнение относительно ε:
.
Из этого уравнения можно определить изменение ε в зависимости от скорости газа и выбрать оптимальные параметры трубопровода.