浓相气力输送过程的模拟研究

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1、摘要浓相气力输送技术已经得到越来越广泛的重视。由于输送过程中流体运动的复杂性，在浓相气力输送的研究中，通常有实验研究和理论研究两种方法．但是，这两种方法都有局限性．如在实验研究中，一些输送参数的计算主要靠根据实验建立的经验公式，因而得到的结论具有局限性，一般只比较适用于该实验条件，很难得到推广；而在理论研究中，由于推导过程中采用了大量的简化而缺乏精确性。本文在实验和理论研究的基础上对浓相气力输送过程进行了模拟研究，以弥补实验研究和理论研究的不足。在正压上引式气力输送中试实验台上。通过改变输送压力对浓相气力输送过程进行

2、了实验研究，主要对浓相气力输送过程中管道沿程的输送特性以及输送压力对固气比、输送能力等参数的影响进行了研究。研究表明，输送能力随输送压力的增大而增大，固气比随输送压力的增大而减小；管道沿程的空隙率、气体速度、颗粒速度及滑移速度逐渐增大：管道沿程的压力和压力降逐渐减小．由量纲分析法并结合实验数据拟合出了适合本实验系统的压力降计算公式；并根据理论研究和实验数据得到了管道沿程的颗粒速度的修正计算公式。结合实验数据对拟合公式和修正公式作了误差分析，结果显示，与实验值吻合较好．结合实验工况以及拟合公式的适用范围，从气固两相的瞬

3、时方程出发，通过时均化法，推导了雷诺应力的输运方程；由雷诺应力的输运方程，考虑气固相间相互作用以及颗粒的碰撞，颗粒与壁面的相互作用，建立了气相和颗粒相的湍动能和湍动能耗散率的控制方程，与连续性方程和动量方程组成了适合浓相气力输送过程的数学模型，并探讨了控制方程组中主要项的物理意义。建立了浓相气力输送过程中气固两相湍动的双流体模型，并建立了相应的数值解法和计算流程，该模型能够较全面地考虑两相间、颗粒之间以及颗粒与管壁之间的相互作用。利用所建立模型和相应算法，用FLUENT软件对实验工况的气力输送过程进行了模拟，得到了输

4、送过程的压力分布图、浓度分布图和速度矢量图等，直观地显示了浓相气力输送过程中的流场变化情况，并分析了产生图示流场的原因。将模拟结果和实验结果作了对比，发现两者吻合较好，说明该模型具有较好的准确性和预测能力。本文以气固两相流动理论为基础，利用计算流体力学方法对浓相气力输送中气固浓相气力输送的模拟研究两相的流体力学特性进行了一些探讨，得到了一系列有意义的结果。研究结果表明，对浓褶气力输送过程的数值模拟，能够补充实验研究和理论研究的不足，对浓相气力输送技术的应用和发展具有积极的推动作用．关键词：浓相气力输送，压力降，颗粒速

5、度，双流体模型，数值模拟n一：：：一=一墼里奎茎矍圭茎塞!!：!兰：：。：：：：：一：：：：：：：：一ABSTRACTThetechniqueofdense-phasepneumaticconveyinghasbeenwidespreadappliedinindustry．Invc,atigatiomondense-phasepneumaticconveyingusuallyincludeexperimentalmostlyexperimentalresearchandtlaeoretiealresearchb∞au

6、∞oftl地complexityofflowinpneumaticconveying．But,bothoftlaemethodshavelimitation．Inexpetimenlalrcsearela,calculationofsomeconveyingpat'ametersmostlydependsOnempiricalequationbasedOr,expcrim蛐tswhielaleadstothelimitation,andwhielaa∞the8amewithits懿perimentalconditio

7、ncommonlyandgeneralizedhardly．Theoreticalstudiesa坞shortofaccuracybecameofthelotsofprcdigestiomintheprocessofdeduction．Therefore,inthisthesis,simulationstudyOntheprocessofdeme-phasepneumaticconvl：yillgiscarried011based011experimentalandtheoreticalinvestigationsi

8、nordertocovertheshortageofexperimentalandtheoreticalinvcstigatiom．Experimental1瑚earehesmcarried013．bydlangingfeedingpressure013．thepositivepressurestylepneumaticconveyingpil