低温液体传输中夹带固态颗粒的流动特性研究-论文.pdf

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1、2014年第4期低温工程NO．42014总第200期CRYOGENICSSumNO．200低温液体传输中夹带固态颗粒的流动特性研究陈虹邱小林高旭李永存(航天低温推进剂技术国家重点实验室北京10028)(湖南科技大学能源与安全工程学院湘潭411201)摘要：针对低温液体传输中夹带固态颗粒的流动属于低浓度固液两相流，且存在流道和部件动静干涉的特点，建立了低温流体传输管路中的固液两相流模型，并模拟研究了低温液体传输中夹带固态颗粒时不同传输压力、传输速度以及固体颗粒浓度下，传输管路的压力场、速度场以及固体颗粒的分布。关键词：低温液体低浓度固态颗粒流动特性中图分类号：

2、TB611文献标识码：A文章编号：1000—6516(2014)04．0001—04InvestigationonflowcharacteristicofentrainingsolidparticleincryogenicliquidtransmissionprocessChenHongQiuXiaolinGaoXuLiYongcun(StateKeyLaboratoryofTechnologiesinSpaceCryogenicPropellants，Beijing100028，China)(HunanUniversityofScience＆Technol

3、ogy，SchoolofEnergy＆SafetyEngineering，Xiangtan411201，China)Abstract：Aimtothecharacteristicsofflowentrainingsolidparticleisdilutetwo—phaseflowandinflu—eneebyflowpassageandcomponentincryogenicliquidtransmissionprocess，themodelsofsolid／liquidtwo—phaseflowwerebuiltforcryogenicliquidtran

4、smissionpipeline．Pressurefields，velocityfieldsanddis—tributionofsolidparticleofthetransmissionpipelinewereinvestigatedbynumericalsimulationunderdiffer—enttransmissionpressure，transmissionvelocityandconcentrationofsolidparticleincryogenicliquidtrans—missionpipeline．Keywords：cryogeni

5、cliquid；dilute；solidparticle；flowcharacteristic航空航天、交通、工业生产、化工过程、实验研究等领引言域。大量气态物质如能以低压液态形式来运输和贮低温液体的输送安全性对其能否有效使用起着存，那么就比较经济。低压液体和高压气体相比较，决定性的作用。低温液体在输送过程中不可避免地其装载容积可以减小到十分之一或更小。。基于受外界环境影响而产生漏热。当受漏热影响而产生此，将气体液化后贮运和使用的模式，已广泛应用于两相流时，管道中的压力与温度会发生一定的激变，收稿日期：2014—05—09；修订日期：2014—06—26基金

6、项目：国家自然科学基金重点项目(51134005)、国家自然科学基金资助项目(51274098)、湖南省自然科学基金资助项目(13JJ6057)作者简介：陈虹，女，48岁，硕士、高级工程师。2低温工程使管道与阀门承受过压而降低设备的可靠性和使用寿命，或发生爆裂、爆炸等安全事故。在传输低温警：C一POxj一(3)液体(如液氢、液氦等)时，滞留在管路中的凝固点高式中：P为颗粒相的分密度，“一”表示综合平于低温液体沸点的气体组分受冷并凝固成固体颗粒，均，P：PCCj为颗粒相的脉动应力，C=c一为颗并在低温液体中形成固体颗粒杂质(如固空颗粒粒的脉动速度，C为颗粒的随

7、机速度，为颗粒的平等)；管道内的砂粒、铁诱、焊渣和来自干燥剂的氧化均速度，q，为颗粒相的脉动能传导通量，为颗粒相铝等也是管路存在固体颗粒的又一原因，这些固温度；F为颗粒单位质量上所受平均外力，包括体积体颗粒会卡塞阀门、泵和液量计、堵塞火箭发动机喷力和相问作用力；FC为颗粒单位质量所受外力与嘴、引发安全事故。颗粒脉动速度相关项。由此可见，低温流体输送系统产生的两相流问题2．3几何模型是引起低温流体输送安全的主要问题之一，必须得以图1为低温流体输配系统简化示意图。图1中，解决。因漏热引起的气液两相流可以通过加强保槽车中的液氢通过气体增压方式输送至贮箱，考虑输温和

8、设置自动排气装置得以解决；而固液两相流问题送过程中的