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    纯理论:粉体稠密气力输送的研究

    作者:高达科技   发布时间:2022/10/25

    稠密气力输送由于其低能耗、高固气比、低管道磨损等优点广泛应用于各种工业领域。由于在以较高固相浓度进行输送时,颗粒与颗粒间以及颗粒与壁面之间的频繁相互作用增加了流动的复杂性。目前对高压稠密相气力输送机理和一些相关流动特性的研究还不够成熟,特别是对输送流型的演变规律、流型识别机理及流型过渡预测的了解较少。

    针对现有描述稠密粉体气力输送数学模型存在的不的问题,在理论研究方面采用欧拉和拉格朗日相结合的方法构建描述离散粉体运动的数学模型,使其能够适应稠密相气力输送中固相浓度分布极不均匀现象;在描述固相间内部作用过程中,借助空间网格分为网格内和网格间分别进行描述。通过颗粒特性、颗粒浓度、颗粒速度描述网格内固相作用;通过统计各网格固相信息,借助欧拉方法求取网格间固相浓度梯度和速度梯度所引起的剪切作用,以使数学模型更为接近实际。

    为了验证模型的准确性,通过建立可视化密相气力输送实验装置获取了不同输送条件下的输送流型及转变规律;通过建立可视化料仓实验装置,对同种粉体卸料流型进行拍摄分析;通过料仓内不同分层粉体卸料过程的混合实验得到了混合曲线,通过实验结果与模拟结果的定性比较与定量分析,两者取得了较好的一致性,证明所提出的新型数学模型的有效性和准确性。

    当增加表观气速或减小输送固气比或减小输送粒径或增加输送压力时,水平管内的输送流型发生从栓塞流到沙丘流再到沉积层流的转变。当栓塞流经水平管道时,从栓塞前部到栓塞尾部的压力损失逐渐增加,当栓塞尾部的颗粒不再充满输送管道时,压力损失出现骤降,此外,栓塞尾部颗粒移动速度高于栓塞前部的颗粒移动速度,且栓塞尾部固相浓度高于栓塞前部;当输送管内出现沙丘流流型时,沿着沙丘前部到尾部的压力损失先增加后减小,而颗粒速度则先减小后增加,固相速度与单位压降的变化呈相反趋势;当水平管内为沉积层流时,管内单位压降、颗粒速度及颗粒浓度分布变化不大。不同流型的功率谱分析表明,栓塞流时,功率谱存在一个明显主频,颗粒浓度波动很大,流动不稳定;沙丘流时,主频变得不太明显,颗粒浓度波动减弱,但还是处于不稳定流动;沉积层流时,主频消失,颗粒流动比较平缓稳定。

    内容来自:东南大学 博士 孙珊珊《粉体稠密气力输送研究》

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