復(fù)雜管道濃相氣力輸送流動特性分析.pdf

1、火力電廠副產(chǎn)物脫硫石膏的輸運存在的粉塵污染、能耗高等缺點成為制約其應(yīng)用的瓶頸。濃相氣力輸送技術(shù)具有裝置安全、自動化程度高、清潔環(huán)保等優(yōu)點，成為解決這一問題的重要手段，而復(fù)雜管段對于氣力輸送管網(wǎng)的布置及推廣應(yīng)用有著較為重要的意義。
　　 本文針對目前復(fù)雜管道應(yīng)用多、研究少的現(xiàn)狀，選定了水平彎管、水平漸變管作為研究對象，以兩種不同物理性能的脫硫石膏作為輸送物料進(jìn)行濃相氣力輸送實驗。通過實驗研究、理論研究及數(shù)值模擬，得出了濃相氣力輸送

2、的相關(guān)流場變化規(guī)律。
　　 論文首先確定了實驗系統(tǒng)的運行參數(shù)，并得出了系統(tǒng)輸送規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)料罐的壓力控制在0.26MPa到0.32MPa之間，氣體的表觀速度在9m/s到17m/s之間時系統(tǒng)運行穩(wěn)定;隨著氣相表觀速度的增大，固體的質(zhì)量流量和固相顆粒的平均速度增大。
　　 同時，對于復(fù)雜管道來說，管道幾何參數(shù)、固氣質(zhì)量比與氣體速度等參數(shù)對氣固兩相流的壓力降影響顯著。當(dāng)固氣比、氣體表觀速度和顆粒粒徑相同時，對于水平彎管，

3、壓力降隨著彎曲角度的增大而增大，隨著曲率半徑的減小而增大;對于水平漸擴管，壓力降隨著管徑比的增大而減小，隨著擴散角的增大而減小;對于水平漸縮管，壓力降隨著管徑比的增大而增大，隨著擴散角的增大而增大。
　　 在管道的幾何參數(shù)和輸送物料的物理性質(zhì)不變的情況下，固氣比升高，復(fù)雜管道的壓力降也隨之增大;兩相流體的壓力降隨著氣相表觀氣速的增大而增大。脫硫石膏的粒徑對復(fù)雜管道的阻力特性也有一定的影響，粒徑為42.63μm時比粒徑為15.75

4、μm時壓力降要小。
　　 在實驗的基礎(chǔ)上，由主成分分析方法，得到了各主要因素對復(fù)雜管道阻力特性影響的排列次序以及它們之間的相關(guān)性。對水平彎管:彎曲角度＞固氣比＞曲率半徑＞氣相表觀速度＞顆粒粒徑，且彎曲角度、固氣比、曲率半徑之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。對水平漸變管:管徑比＞固氣比＞擴散角度＞氣相表觀速度＞顆粒粒徑，且管徑比、固氣比、擴散角之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合量綱分析的方法，建立了預(yù)測水平彎管和水平漸變管

5、阻力損失的等效數(shù)學(xué)模型。通過與實驗數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)所建立的數(shù)學(xué)模型具有較高的精度。
　　 論文根據(jù)復(fù)雜管道的實際尺寸建立相應(yīng)的幾何模型，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在近壁面邊界層處采用網(wǎng)格加密。在此基礎(chǔ)上，氣固兩相選用歐拉.歐拉雙流體模型，采用SIMPLE算法，標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，兩相間采用雙向耦合方式，對兩相流通過復(fù)雜管道的過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了靜壓、動壓、兩相速度等的瞬態(tài)變化規(guī)律。同時對阻力損失進(jìn)行了數(shù)值計算，通過與試驗數(shù)據(jù)的對比