散装水泥车卸料管道内部运动分析.pdf

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1、散装水泥车卸料管道内部运动分析李耀刚王玉彬河北理工大学机械工程学院唐山063000摘要：基于CFD软件Fluent和气固二相流理论，以散装水泥车卸料管道为研究对象，建立二维模型，对补气速度、2管直径比和2管道交角可能对管内流动产生的影响进行仿真计算，观察水泥相的体积分布情况，分析各因素的影响结果关键词：气力输送}管道；水泥；补气；直径比；交角中图分类号：TH232文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)09—0058—04Abstract：BasedonCFDFluentfunctionan

2、dgas—solidtwo-phaseflowtheory，takingthebulkcementtruckdischargepipeasthestudyobject，thepaperbuildstwo-dimensionalmodel，andconductssimulationcalculationofimpactonthepipeflowthatmaybeimposedbyairsupplementspeed，diameterratioof2pipesandanglebetween2pipes，too

3、bservethevolumedistributionofthecementphase，andanalyzetheinfluenceofthesefactors．Keywords：pneumaticconveying；pipeline；cement；airsupplement；diameterratio；anglebetweentwoobjects0概述=A’’㈩、r．目前，气力输送在生产中应用广泛，粉体在式中：Fr,t为弗鲁德准数，Fr，g管道内的流动形态是各国研究的重点，但由于其中涉及的影响因素较多且

4、相当复杂，所以国际上9．81m／s，A。为颗粒对管壁冲击和摩擦的阻力或仍没有1个理论体系或模型能够完善地阐述该问压损系数，本例中取A=O．8。带人式(1)计算题。本文取2条相交直管，基于流体分析软件Flu．得=0．65，可以得到水泥相的速度为6．5m／s。ent，对可能影响到管内流动的宏观因素进行模拟但在实际输送过程中，由于管道内物料占据了一仿真，期望得到对管道设计有参考价值的计算结定的截面积A，管道总面积为，空气通过净面果。针对唐山特种车辆厂所生产的某型号散装水积为A—A，气体的真实速度I，a要比视在气

5、流速泥运输车建立初始参数模型，提出影响因素有：2度高，故有下式相交管道的直径比、相交角度和2次补气的速度。V=G／rA(2)因为3个参数之间的相互影响不能确定，遂固定=G／y(A—A)(3)其中2个，取1个作为变量。以上2式相比可以得到查阅近年来的相关资料，水泥的气力输送速=——(4)度一般为9—25m／s。按照料气2相的流体力学特1+／z上征来划分，水泥的气力输送属于稀相或中相输送，／．ts由于水泥属于易流化粉体，所以可以较大的输送式中：分别为空气和水泥的密度。经计比进行输送，取输送比=100，根据管道

6、内稀相算可得V=Va／1．OO4，即可将气体的视在速度作为输送最大料气速度比计算公式为实际速度，相应地计算管内的空隙率：1一盟(5)7十0一乏+㈢由于y,czy。，所以可以近似表示为(詈)A一～042(6)一58一《起重运输机械》2011(9)在Fluent软件计算中首先要确定模型的类型和算法。Fluent提供了3种多相流模型，VOF、Mixture和欧拉模型。VOF模型通过求解单独的动量方程和处理通过每一流体的容积比来模拟2种或3种不能相互混合的流体。Mixture是一种简化的多相流模型，用于模拟各相有

7、不同速度的多相流，但是它假定了在短空间尺度上的局部平衡，各相之间的耦合作用是很强的。欧拉模型可以模拟多相分离流及相互作用的相，相可以是液体、气体、固体。在水泥的气力输送中，水泥的运动图5补气速度为20m／s图6补气速度为25m／s主要是受空气作用，两相之间相互作用明显，故本文中选用欧拉模型。由于是在管道内流动，湍对比分析各图，尤其是无补气(补气速度为流模型选择为Realizablek一模型。选定模型后0)时，管道内水泥相一直处于较高密度的分布，Fluent自定匹配为SIMPLEC算法。在第2进料管口相交处

8、一段范围内由于2股物料的1补气速度对卸料管内流动形态的影响汇集，很容易导致堆积和拥堵，且观察没有补气时水泥相的速度矢量图(见图7、8)可知，在管首先固定原始模型(管径比1：1，进气速度内的2进料口之间且靠近进管口一侧会形成1个循10m／s)，改变2次补气的速度，观察管内流动状环流动区域，这部分水泥不能排出料管，所以2态的改变。分别取补气速度为0、5、10、15、20、次通气是必要的。对比不同补气速度情况下的水25m／s，得到6