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《碰撞诱发颗粒团聚及破碎的力学分析_张文斌.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2002年第42卷第12期21/32CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2002,Vol.42,No.121639-1643碰撞诱发颗粒团聚及破碎的力学分析张文斌,祁海鹰,由长福,徐旭常(清华大学热能工程系,北京100084)摘要:有别于以往对颗粒团聚问题宏观而粗略的研究,提炉内的气固两相流动产生重要影响,成为这种流动的出从微观受力的角度探索颗粒团聚及破碎的机理。对循环流典型特征之一。它不但改变了气固两相之间相互作用化床内运动颗
2、粒的全受力分析表明,一般流化条件下,影响的关系,直接影响床内物料的内循环,还关系到气固颗粒团聚及破碎最主要的作用力为弹性力和vanderWaals之间和固体颗粒内部的传热传质和化学反应过程。力。通过建立基本的Newton运动学方程并结合材料力学可[1,2]现有团聚问题的研究大都是从整体流动的宏以推导出碰撞变形过程中弹性力和vanderWaals力随碰撞观尺度上展开的,如测定截面上平均气固滑移速度来时间的变化规律;进一步对比两者在碰撞过程中的相对大小推断团聚的程度,或通过测量流场中颗粒富集区的形可对颗粒团聚和破碎的
3、趋势进行力学解释。状和尺寸来建立它们与流动条件的关系等。这些研究关键词:团聚;颗粒碰撞;弹性力;vanderWaals力;循环并没有从根本上揭示颗粒团聚的物理机理。实际上,流化床颗粒团聚与破碎无疑是颗粒团内部粒间力和气固相中图分类号:TQ026.7文献标识码:A互作用力共同作用的结果。特别是颗粒间的诸多短程文章编号:1000-0054(2002)12-1639-05和长程微作用力,随着颗粒尺度的减小而变得越来越重要。这些力在什么样的条件下支配和影响颗粒的团Mechanicalanalysisofagglomera
4、tion聚特性,与外界气流的作用又是怎样的关系,都迫切andfragmentationofparticles需要从微观的角度加以深入的研究。duringcollisions针对目前颗粒团聚问题研究中的不足,本文着重ZHANGWenbin,QIHaiying,YOUChangfu,XUXuchang从微观尺度上探索颗粒间以及颗粒与气流之间的各种受力关系。首先对流化床内的运动颗粒进行全受力(DepartmentofThermalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,
5、China)分析,确定影响颗粒团聚和破碎的最主要的两种作用Abstract:Themechanismscontrollingagglomerationand力——弹性力和vanderWaals力;并进一步考察了fragmentationofparticlesinacirculationfluidizedbed(CFB)were两者在颗粒碰撞形变微过程中的变化规律,对碰撞诱derivedfrommicroscopicobservationoftheprocessesratherthan发颗粒团聚和破碎的机理作了力学
6、的定性分析。simplifiedmacroscopicviews.ThegeneralforceanalysisonmovingparticlesinCFBshowsthat,forcommonfluidizationconditions,the1全受力分析dominateforcesaffectingagglomerationaretheimpactforceandthevanderWaalsforce.Thevariationsofthetwoforcesovertimeina1.1浓相流场中颗粒的全受力分析
7、collisionprocesswerededucedusingNewton'sfundamentalequation在稀疏气固流场中,由于碰撞引起的颗粒间相互andmaterialmechanics.Theagglomerationmechanismduringcollisionswasthenanalyzedmechanicallybyinvestigatingthe作用力可以忽略不计。颗粒受力分析较为简单,包括relativemagnitudesofthetwoforcesduringthecollisio
8、nprocess.流体曳力和颗粒所受净重力(颗粒本身重力与浮力之Keywords:agglomeration;collision;impactforce;vanderWaals差);而对于浓相流场,除了上述作用力之外,还需要force;circulationfluidizedbed(CFB)着重考虑相互碰撞、粘附、破碎、摩擦等颗粒间内部作在循环流化床等浓相流场中,由于颗粒
