本文關鍵詞：濃相氣力輸送分支管道流動特性研究

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【摘要】：氣力輸送是利用氣流作為載體在管道中輸送固體物料的技術。濃相氣力輸送因具有能耗低和輸送效率高等特點而廣泛應用于工農業(yè)生產的各個領域。氣力輸送系統(tǒng)的管路布置比較靈活，管道的幾何結構多種多樣。分支管作為管路布置的一種形式，如今廣泛應用于輸送過程中的管路分流。兩相在流經管道分支處時，因分支管角度的變化、系統(tǒng)操作參數的變化等都會影響到流量分配和壓力降等流動參數。因此，對分支管道流動特性的研究具有重要的理論與工程應用意義。 基于以上背景，本文設計并制作了六種不同幾何結構的分支管（管道兩分支分為固定支與變動支），以干燥的粉煤灰作為輸送物料進行氣力輸送實驗。通過改變分支管角度、固氣質量比和輸送氣體速度，得出不同幾何結構下分支管流量分配、分支處局部阻力和分支后沿程阻力的變化規(guī)律。并在實驗基礎上對影響局部阻力和沿程阻力的因素進行分析，擬合了分支管局部和沿程的阻力特性方程。同時，采用數值模擬的方法對分支管流動過程進行研究。 實驗研究方面，設計搭建了分支管氣力輸送系統(tǒng)并進行輸送粉煤灰的研究，通過實驗發(fā)現：分支管的流量分配特性主要受分支角度的變化影響較大，氣固兩相更容易分配到與主管夾角較小的分支中，且氣體速度和固氣質量比只有在輸送氣速小于管道沉積速度時才會對流量分配特性產生明顯影響；分支管分支處局部壓降和分支后沿程壓降都受流量分配特性影響較大，其壓降值都隨系統(tǒng)輸送氣速和固氣質量比增大而增大，且壓降曲線在達到管道沉積速度時會出現拐點。 理論分析方面，通過實驗研究，，綜合考慮影響分支管局部和沿程阻力特性的因素，采用量綱分析和多元線性回歸分析等數學方法，分別擬合了分支管分支處局部和分支后沿程的阻力特性方程，并對方程的準確性進行驗證，發(fā)現擬合方程準確性較高，可以用于指導工程應用。 數值模擬方面，以實驗所得參數為基礎，用Gambit軟件對分支管進行幾何建模和網格劃分，并在分支處和管路壁面進行網格加密。選用Fluent軟件中的歐拉雙流體模型和能夠提高漩渦精度的RNGk湍流模型對分支管分流流場進行數值模擬。模擬結果顯示：分支前后兩相速度和壓力都降低，分支處內外兩側壁面有較大速度和動壓差；在分支處固相緊貼分支內側壁面流動，而分支外側壁面氣相聚集較多、湍流較強，容易出現漩渦，且分支角度越大，湍流和漩渦現象越明顯。同時通過實驗值與模擬值相對比，發(fā)現模擬結果準確性較高，可用于預測分支分流的相關流場信息。
【關鍵詞】：濃相氣力輸送 分支管道 分流特性 阻力特性 數值模擬
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH232
【目錄】：

• 目錄5-8
• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景、目的與意義12-13
• 1.2 文獻綜述13-21
• 1.2.1 氣力輸送簡介13-15
• 1.2.2 氣力輸送復雜管道的研究進展15-21
• 1.3 本文主要研究內容21-22
• 第二章 分支管道氣力輸送系統(tǒng)設計與安裝22-30
• 2.1 系統(tǒng)設計概況22-23
• 2.2 實驗裝置的選取23-26
• 2.2.1 氣源部分23-24
• 2.2.2 發(fā)料裝置24-25
• 2.2.3 收料裝置25
• 2.2.4 管路布置與分支管道的設計25-26
• 2.3 測試設備26-28
• 2.4 輸送物料的選擇28-29
• 2.5 具體實驗流程29
• 2.6 本章小結29-30
• 第三章 氣力輸送分支管道的實驗研究與分析30-44
• 3.1 實驗研究目的30
• 3.2 輸送系統(tǒng)參數確定30
• 3.3 分支管道的流量分配特性研究30-32
• 3.4 分支管分流處局部阻力特性研究32-38
• 3.4.1 分支管固定支局部阻力特性33-35
• 3.4.2 分支管變動支局部阻力特性35-36
• 3.4.3 分支管兩分支各自局部阻力特性對比36-38
• 3.5 分支管分流后沿程阻力特性研究38-43
• 3.5.1 各分支管兩分支沿程阻力特性38-41
• 3.5.3 分支管兩分支各自沿程阻力特性對比41-43
• 3.6 本章小結43-44
• 第四章 分支管段阻力特性等效模型的建立44-52
• 4.1 分支管段局部阻力特性44-48
• 4.1.1 局部阻力方程的建立44-47
• 4.1.2 擬合方程的驗證47-48
• 4.2 分支管段沿程阻力特性48-51
• 4.2.1 沿程阻力方程的建立48-50
• 4.2.2 擬合方程的驗證50-51
• 4.3 本章小結51-52
• 第五章 濃相氣力輸送分支管段的數值模擬52-72
• 5.1 多相流模型的選擇52-53
• 5.2 數學模型的建立53-54
• 5.2.1 基本控制方程53
• 5.2.2 湍流模型的選擇53-54
• 5.3 管道幾何模型的建立54-55
• 5.4 邊界條件的設定55
• 5.5 模擬結果與分析55-70
• 5.5.1 氣固兩相速度分布56-61
• 5.5.2 氣固兩相動壓分布61-63
• 5.5.3 氣固兩相體積分布63-67
• 5.5.4 氣固兩相湍流強度67-69
• 5.5.5 固相速度跡線69-70
• 5.6 本章小結70-72
• 第六章 實驗結果與模擬結果對比72-76
• 6.1 實驗方法與模擬方法的匹配72-73
• 6.2 分支管流量分配特性對比73-74
• 6.3 分支管局部壓力降對比74
• 6.4 分支管沿程壓力降對比74-75
• 6.5 誤差產生的原因分析75-76
• 第七章 結論與創(chuàng)新點76-80
• 7.1 結論76-77
• 7.2 創(chuàng)新點77-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86-87
• 附錄87

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：759310