氣力輸送阻力特性的數(shù)值模擬.pdf

1、氣力輸送是利用氣體(空氣)將物料從一處搬運(yùn)到另一處的輸送方式。由于氣力輸送具有節(jié)能降耗、對(duì)環(huán)境污染小、循環(huán)利用資源等優(yōu)點(diǎn),目前已用于礦山、冶金、機(jī)械工業(yè)、石油化工、建材、食品、電力、農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)等行業(yè),在工業(yè)生產(chǎn)中起著十分重要的作用。 本文從流體力學(xué)湍流理論以及顆粒動(dòng)力學(xué)模型出發(fā),考慮氣固兩相間的相互影響、顆粒與顆粒之間以及顆粒與輸送管壁之間的相互作用,建立了二維和三維氣固兩相湍動(dòng)雙流體模型,該模型含有顆粒相輸運(yùn)方程、顆粒相壓力

2、、粘性系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、顆粒溫度等流體力學(xué)特性參數(shù),能較全面地反映兩相間相互作用、顆粒湍動(dòng)粘度及顆粒間的碰撞作用。 在所建立模型和算法的基礎(chǔ)上,采用所建立的數(shù)學(xué)模型運(yùn)用FLUENT流體動(dòng)力學(xué)分析軟件首先對(duì)垂直向上氣力輸送進(jìn)行了數(shù)值模擬并與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了所建立模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)影響垂直氣力輸送過(guò)程的各參數(shù)如：輸送氣速、湍動(dòng)能、管徑等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,得到了各種影響因素下的輸送阻力、最佳經(jīng)濟(jì)速度和

3、顆粒濃度分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果顯示,在垂直輸送管中,始終存在一個(gè)較高的顆粒濃度區(qū),隨著管長(zhǎng)的變化顆粒較高濃度區(qū)向管中心偏移。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)氣體徑向速度、顆粒壓力梯度與氣固兩相湍動(dòng)是引起顆粒濃度分布不均的主要原因。 輸送氣速對(duì)輸送過(guò)程的影響表現(xiàn)為,在每一恒定輸送量下,均存在一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)速度值。擬合每個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)速度點(diǎn)得到不同輸送量下的經(jīng)濟(jì)速度線。輸送量越大所需的經(jīng)濟(jì)速度也越大。 輸送管管徑對(duì)輸送過(guò)程的影響表現(xiàn)為：在同樣

4、的輸送量下,輸送壓降隨著管徑的增大而減小。 其次對(duì)水平管氣力輸送過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)影響水平氣力輸送過(guò)程的各參數(shù)如：輸送量、輸送氣速、輸送管徑等對(duì)顆粒濃度分布的影響作了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)管道截面的垂向濃度分布存在著兩種不同的形態(tài),即I型(濃度最大值在管中心附近)與II型(濃度最大值在管底)濃度分布,數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示在同樣的輸送量下,管徑越大,顆粒越容易出現(xiàn)I型分布,管徑越小,顆粒越容易出現(xiàn)II型分布。在同樣的輸送條件下,鏡面反射因