煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊機(jī)理研究.pdf

1、燃煤鍋爐運(yùn)行過程中，受熱面產(chǎn)生積灰污染，致使換熱管管壁腐蝕及鍋爐效率降低。在積灰形成過程中，成灰物質(zhì)的傳質(zhì)機(jī)理主要包括慣性撞擊、湍流擴(kuò)散、熱泳力擴(kuò)散、冷凝機(jī)理和化學(xué)反應(yīng)等五類，其中積灰絕大部分的質(zhì)量份額來自于慣性撞擊的貢獻(xiàn)。本文以鍋爐受熱面積灰為研究背景，基于軟球物理模型、實(shí)驗(yàn)手段和數(shù)值計(jì)算方法，研究煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程的粘附機(jī)理，為后續(xù)熱態(tài)及表面有覆層的慣性撞擊研究打造基礎(chǔ)，提供研究思路和方法。
　　首先，對(duì)顆粒動(dòng)

2、力學(xué)理論進(jìn)行闡述。介紹顆粒在流場中受到的流體曳力、顆粒有效重力等，為驗(yàn)證流場對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響提供理論計(jì)算依據(jù)。對(duì)于顆粒碰撞動(dòng)力學(xué)，介紹線性、Hertz、DMT及BD等靜態(tài)（或準(zhǔn)靜態(tài)）接觸力學(xué)模型。提出材料的粘彈性和塑性變形是能量耗散的主要原因，材料粘彈性引起的能量耗散大小與碰撞截止時(shí)間成正比，較大的塑性變形也會(huì)引起較大的能量耗散，能量耗散的程度可由阻尼系數(shù)來衡量。將接觸力學(xué)模型與能量耗散理論相結(jié)合，引出描述慣性撞擊過程的軟球物理模型。<

3、br>　　其次，對(duì)煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著入射法向初始速度的增大，法向恢復(fù)系數(shù)先急劇增大后平緩最后減小，即實(shí)驗(yàn)曲線分為上升段和下降段，曲線的變化趨勢反映了材料粘彈性和塑性變形引起的能量耗散份額的變化;臨界捕集速度隨顆粒粒徑的增大而減小。
　　最后，對(duì)煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。依據(jù)顆粒在流場中的動(dòng)力學(xué)，判定流場對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響可忽略不計(jì)?；谲浨蛭锢砟Ｐ?，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

4、數(shù)值計(jì)算Hertz、DMT和BD模型不同入射法向初始速度對(duì)應(yīng)的碰撞截止時(shí)間和阻尼系數(shù)，判定引起能量耗散的原因，為解釋實(shí)驗(yàn)曲線變化趨勢提供佐證。計(jì)算結(jié)果表明，三種模型的計(jì)算結(jié)果變化趨勢均一致，即碰撞截止時(shí)間隨著入射法向初始速度的增大而減小，且在較小的入射法向初始速度下，碰撞截止時(shí)間變化較為敏感，當(dāng)速度較大時(shí)，變化趨勢平緩;在實(shí)驗(yàn)曲線上升段，阻尼系數(shù)隨入射法向初始速度的增大而減小，在實(shí)驗(yàn)曲線下降段，阻尼系數(shù)隨著入射法向初始速度的增大而增大;