栓塞式氣力輸送灰罐數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、粉體的氣力輸送在工業(yè)上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)送罐是氣力輸送系統(tǒng)中經(jīng)常使用的重要設(shè)備。發(fā)送罐內(nèi)部的氣-固兩相流動具有強烈的相間作用和復(fù)雜的流動形態(tài)。本文通過實驗和數(shù)值模擬兩種方法，對一種新型的栓塞式灰罐的內(nèi)部氣-固兩相流動狀態(tài)和輸送性能進行了研究。實驗采用簡化的二維裝置，數(shù)值模擬應(yīng)用歐拉雙流體模型并結(jié)合k-ε湍流模型和顆粒流動力學理論。
　　研究結(jié)果表明，輸送過程的總耗時隨著進口氣速的增加而減小，增加進氣壓力對于耗時無顯著影響。輸

2、送過程根據(jù)出口質(zhì)量流率可以劃分為初始、穩(wěn)定和下降階段。提高進口氣速，對初始階段的耗時無影響，穩(wěn)定階段耗時減小，下降階段耗時增加，提高進氣壓力對于各階段的耗時無明顯影響。出料口物料流率從穩(wěn)定開始下降一方面是由于罐內(nèi)整體的顆粒濃度下降，另一方面是由于底部局部的高濃度區(qū)域逐漸被氣流稀釋。
　　實驗和數(shù)值模擬結(jié)果均表明灰罐內(nèi)部氣-固流動有噴動床和鼓泡床區(qū)域兩部分。噴動區(qū)域位于罐體壁面附近，由上部噴嘴噴出的空氣穿透床層而形成。噴動區(qū)域在輸送

3、的前期不穩(wěn)定，在空間上擺動，隨著輸送過程的推進趨于穩(wěn)定。鼓泡床區(qū)域位于罐體的中軸線附近，由于下部噴嘴噴出的氣體不具備穿透床層的能量，在此區(qū)域中形成氣泡。
　　灰罐內(nèi)顆粒濃度總體隨著高度的增加而減小，床層的總體濃度隨時間減小。床層中的二次流動（徑向流動）隨著高度的增加趨于均勻，隨著時間的推進亦趨于均勻。床層中的壓力隨著高度的增加而減小，當床層上表面低于噴嘴時趨勢相反。灰罐的底部存在流動的死角從而造成一定的物料殘留。優(yōu)化底部結(jié)構(gòu)能夠有