气固两相流在燃烧器中的应用

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1、气固两相流在燃烧器中的应用1、气固两相流的基本理论不管何种型式的燃烧器，其内流动的本质都是气固两相流动。因而，耍改进燃烧器，必须对气固两相流动的规律有深入的理解。2、气固两相流的基本特点单相气流中只有气体的存在，但是在锅炉内的气流中都存在一定浓度的固体颗粒，而且各处的固体颗粒浓度存在差片，这就使得炉内的燃料颗粒流动变的和当复杂。一般來说，有以下主要的特点：(1)气体分了分布均匀，而燃料颗粒是分散的、且肓径人小不同，为了简便起见，人们通常仅仅考虑一个平均尺寸。(2)燃烧装置中颗粒浓度一般不大，所以颗粒相一般不能作为连续介质。(3)颗粒相的惯性较人，气体和颗粒间存在着速度的滑移，

2、因而各H运动规律相互会产生影响。(4)颗粒之间及颗粒和壁面的碰撞和摩擦可以产生静电效应。在不等温的热流屮还存在着热泳现象。(5)由于颗粒尺寸大小不一，形状也不同，使得每个颗粒都有不同的速度。(6)在启压力梯度、速度梯度存在的流场屮，颗粒经常处于加速或者减速的不稳定状态,颗粒间及与管壁间相互碰撞等都会引起颗粒的高速旋转，产牛升力效应。⑺颗粒的湍流扩散系数和气体不同，因而其横向扩散运动的特点也不一样。小颗粒的扩散速率比大颗粒的扩散速率大。3、气固两相流的分类工程中的两相流种类繁多，结构复杂，从空气动力学的特征出发，可以分为稀相两相流和浓相两相流。这是以颗粒在气相屮的含量多少來区分

3、的，通常认为稀相两相流屮颗粒的浓度不人，使得颗粒的存在对气相运动的影响不人，颗粒相的运动规律基木与相一致，只要把气相和固相运动的相互影响加以修止就可以『。浓相两相流动就是颗粒相浓度增加到一定数值以后，对气相的流动形成了很大影响，这时候用气相流动方程就很难准确的加以描述。一般來说，颗粒的浓度小于lkg/kg空气时，可以认为是稀相两相流，反之就是浓相两相流。对于浓相气固两相流，气相决定着固相运动，固相对气相的影响也不可以忽略，这种情况称为双向祸(Two-WayCoupling)o稀和两和流的颗粒相对气和影响很小，可以忽略不计,但是气相场决定这颗粒的轨迹和其他参数的变化，这种情况称

4、为单向祸合(One-WayCoupling)o4、气固两相流的特性参数rti于气固两相流屮增加了颗粒相，流动屮存在着一个形状与分布随机可变的相界面。而各个相之间又存在着一个不可忽略的相对速度，导致了流经管道的分和流量比和分札I所占的管截面比不相等。因此描述气固两相流的流动特性参数比气体单相的流动特性参数要复杂很多。主耍的参数有:两相浓度(各相所占的相对容积，重量等)、空隙度(流体所占的体积与整个两和流体的总体积之比)、两相密度(各相的总重量与总体积的比)，比血积(分散颗粒相的表面积与具休积之比)、以及两相粘度、两相比热、两相导热系数和颗粒的松弛时间等。除此，还有其他的一些参数

5、，如两相流体的密度，颗粒平均尺寸等。5、工程气固两相流模化实验的原理气固两相流进行模化时，首先要做到几何和似，其次要使雷诺数相等或者气流达到口模化区，另外，还要做到单值条件相似，即达到流动和似。为了使模型与原型中的两相流动和似，还必须要遵循一定的准则。气体湍流流动时的相似准则准则名称表达式意义均时性准则WT速度场随时间的改变速度付鲁德准则Fr=^-gL惯性力与重力之比，表示重力对运动的彩响雷诺准则Re=wx£/v惯性力和粘性力之比，表示粘性力对运动的影响欧拉准则氐二冬=/(Rc,斤)压力与惯性力之比普朗特准则Pr=T温度场和速度场的相似程度湍流准则—=idemw湍流脉动的强度

6、脉动准则••―—=idemw不同方向间脉动的联系lo)..—=idemw考虑脉动频率彩响的准则用于描述两相运动的相似准则冇:凤=空・Rc=wFr=民=上冬・LKgL卩严；C_M「w；H>PpW2叱W；Z=:FVf"5>z~0叫Ptw*W当分散相用平均直径来模化的吋候，还应该遵守以下条件:ni=idem,Ce=idema。山是和颗粒粗细分布性质有关的系数，Ce是固体粉体浓度。要同时满足以上的所有准则是很困难的，应该根据实际情况采取近似模化的方法，通常作如下的简化：(1)如果炉内流动过程是稳定的，可以不考虑均时性准则。(2)在几何相似的条件下，当气流流动达到自模化以后，湍流准则也

7、基本上达到了口模,如果此时满足阻力处于同一区域，那么气流脉动対燃烧颗粒的影响也可以近似得到相似。⑶如果能满足进口条件相似，则意味着，Wp/Vg=idem和Ce=idem能得到遵4"；n)=idem也能得到遵守。(4)要求遵守准则Pp/Pg=idem,在等温模化中用相同的物质就可以做到。综上所述，简化可得到两相流动的近似模化屮，应遵守的相似准则为:Fr,St和Re(或者处于和同的流动阻力区)。6、气固两相流的试验测试技术在锅炉的调试和运行过程屮，常会遇到两相流的取样和测量的问题。如果想知道各种燃烧器内部