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层流炉是一种研究固体颗粒物热挥发特性的设备,它能实现快速加热,最高加热速率可达105K/s,高温条件下的层流加热炉已成功地应用于闪速加热条件下生物质热挥发特性的研究。本文便是针对生物质粉在层流炉内热解产物—碳粉颗粒流动特性的研究,为了获得更合理的热解挥发特性实验参数,利用PIV技术对碳粉颗粒在反应管内的速度分布情况进行了一系列的实验。结合PIV技术的特点设计制造了一套层流炉反应管的冷态模拟实验台。根据实验中极小喂料速率下的稳定喂料要求,设计了震动式气流携带喂料器,该喂料器中生物质粉在振动电机的作用下呈流动状态,携带气流将其携带至反应区中,具有连续稳定的加料特点,加料速率稳定在0.0399g/min左右,实验可重复性强。为了解决研究过程中实验条件发生变化的问题,设计了PIV系统中相机的自动移动控制装置,并把利用该装置前后得出的实验结果进行对比,大大提高实验效率及实验数据的准确性。本实验选用碳粉(100-125um)作为原料,在4个不同的收集距离,每种收集距离4个主气流流量的实验因素和水平下对层流炉反应管内的速度分布进行PIV测量。总结出碳粉在反应管内的速度变化趋势可以分为4段,并分析主气流流量和收集距离对其影响情况：随收集距离的增大碳粉颗粒在管中心处稳定段轴向速度逐渐减小,而随主气流增大而增大实验测得碳粉颗粒在竖直管中的停留时间均与雷诺数呈线性关系。分析碳粉颗粒在竖直管内的受力情况,利用Newton公式计算碳粉颗粒受气流的作用力后计算出停留时间的理论值,得出碳粉由喂料口进入管内后先是受到气流的推动作用,后受到其阻碍,速度由大到小,并结合动力学公式得出碳粉速度发生变化临界位置,即碳粉受力发生变化的点,分别为H=6.1mm、H=13.7mm、H=24.0mm、H=36.9mm。碳粉过临界点后由主气流携带呈层流状态通过竖直管,这一运动规律与实验实测结果相符。在各个收集距离下,碳粉停留时间的理论计算平均值与实验值的比与雷诺数成线性关系。这些结果为热态层流炉热解挥发特性实验提供重要的数据支持。