中浓度气力输送弯管压力降数值模拟研究

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1、硫磷设计与粉体工程##≥°∞×∞∞∞∞年第期!流场中每一处的气固两相均为连续的其中分布粉料速度及其浓度分布等∀气相为牛顿流体两相均有确定的物性参数在空间!整个模拟管段的压力分布上两相共存!相互渗透各相占有不同的体积分数Ρ/∆时模拟区域主要管段的管道纵剖面相间没有质量传递∀等压线见图∀!固体颗粒为光滑的刚性球体多个颗粒间同时碰撞的几率非常小可以忽略即只考虑两个球体的碰撞∀!模拟非均匀颗粒时用初始粒度分布来区分颗粒相∀23模拟计算的工况管道内模拟计算的工况如下∀!气力输送系统该中浓度粉体的气力输送系统的模

2、拟管段先是图1Ρ/∆=2时的管道纵剖面等压线水平直管连接转垂直弯管然后是垂直管再连接转水平弯管最后是水平直管∀由图可见在直管段尤其是垂直段截面压力输送管内径∆分布基本均匀从整个模拟管段的总体趋势来看压管内壁粗糙度力沿管道一路降低∀但在弯管截面上的压力分布很输送料气比µ不均匀外侧脊线侧压力高于内侧腹线侧弯气体质量流量µ管外侧压力比进入弯管之前水平管段的压力要高系统温度Τ进入弯管段外侧近壁压力迅速升高转角约β后工作压力π°∀又迅速下降内侧则与之相反先降低再升高∀离

3、开!空气弯管后的水平管道横截面上压力分布很快变得均空气密度Θ匀∀这表明在弯管区域其内外侧压差显著由此形运动黏度ν≅成了截面二次流∀动力黏度Λ≅#!弯管的压力分布质量定压热容χ#Ρ/∆时水平转垂直的弯管的管入口气速ϖ道纵剖面上的等压线见图∀!物料比较图中的三个等压线可见随着Ρ/∆增输送物料粉沙大弯管内压力分布变化逐渐趋向于均匀内外侧依物料粒径δΛ然存在压差两侧沿着边壁的压力都是一路降低管密度Θ

4、道横截面上内外侧的压力梯度随着Ρ/∆增大而变小堆积密度Θ∀入口速度υυ如果仅从气体压力场来看不同弯径比的弯管入口物料体积分数%压力降应该是随Ρ/∆增大而减小∀但大量研究和实践均已发现在粉体气力输送管路中弯管压力降3模拟结果与讨论是随Ρ/∆增大而增大的∀这是由于气固两相流动数据模拟研究利用×软件生成模拟管道产生的压力降主要是固体流动造成的∀因此仅从的三维网格∀当Ρ/∆∗时整个模拟管段横向的气体压力分布趋于均匀不能说明纵向的管分别划分为∗个流体单元∀定义操道气固流动压力降会减小∀作条

5、件时重力加速度取∀!弯管压力降与Ρ/∆的关系31不同弯径比的弯管压力降由于弯管的存在造成脊线附近颗粒相的浓度较我们模拟了Ρ/∆高进入垂直管后这种现象依然存在∀随着垂直管等的气力输送情况分别计算了管内气体速度!压力段长度的增加这种分布不均匀的趋势逐渐平缓∀年第期李荫堂等1中浓度气力输送弯管压力降数值模拟研究##图2不同弯径比弯管管道纵剖面的等压线由Ρ/∆∗时的流场中物料体积分数的三压力降最小∀维分布可以看出弯管造成的浓度分布的偏差在垂由此可见管道工程设计中仅根据入口气体速直管

6、段长度Λ/∆以后几乎消失了∀文献≈中度依据经验式将弯管折算为一定长度的直管称的实验数据也证明了水平转垂直向上的弯管造成物当量长度这种计算弯管当量长度的方法是不合料浓度分布的偏差其影响在垂直管段长度Λ/∆适的∀本文模拟计算的结果表明弯管压力降不仅以内∀笔者取弯管的入口截面到垂直管段长度Λ与入口气速有关受弯管Ρ/∆的影响也很显著∀之间的压力降和β弯管段的压力降进行比由图还可以看出弯管再加上垂直管较它们与Ρ/∆的关系见图∀段的压力降与β弯管的压力降变化趋势基本保持一致只是相应增大某一值但在Ρ/∆时的增幅变小了∀这表明

7、随着Ρ/∆变大弯管后的影响距离变短∀模拟计算还给出了位于水平转垂直向上的弯管下游的垂直转水平的弯管压力降∀与上游的弯管压力降相比两者随Ρ/∆的变化有相同趋势压力降最小值均出现在Ρ/∆∗区间内当弯管曲率半径相同时下游的垂直转水平弯管压力降小于上游的水平转垂直向上弯管压力降∀图3弯管压力降随弯径比的变化32弯管外侧近壁区颗粒速度近壁面的颗粒速度是管壁磨损的主要影响因素由图可见弯管区的压力降随着Ρ/∆值的增之一∀不同的