气力输送气固两相的流动特性研究

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本文主要建立了悬浮气力输送中垂直管和水平管的气固两相流的流动数学模型,在此基础上运用FLUENT软件求解气力输送中气固两相的流动。此模型考虑了气圃两相间相互作用、颗粒间碰撞作用以及颗粒与壁面间相互作用。通过对不同浓度的物料颗粒在水平管和垂直管中输送的流动情况进行数值模拟,得到了其中的压降损失、气固速度分布、浓度分布的初步数值模拟结果。在一定的输送量下连续稳定的物料输送过程中,寻求能量消耗最少的经济速度,并与相关的文献数据进行对比,来证明简化的数学模型和FLUENT模拟具有较好的适应性和准确性。 首先,应用二维气固两相湍流流动模型对悬浮气力输送中垂直管物料输送进行了研究。可以发现在垂直气力输送过程中,气围速度分布呈现对称分布,气体速度管中心较大,变化比较平坦,而管壁面速度较低,速度梯度变化大;固相速度总体来说沿管径方向变化幅度较小,管中心固相速度比四周速度略微人些。在垂直输送管道中入口管中心有一个较高的颗粒浓度区,在达到恒定输送的时候,颗粒浓度维持着管中心浓度高,壁面低的非均匀分布。 另外采用所建立的三维模型对影响悬浮气力输送中水平管物料输送过程的主要因素进行了系统研究,获同样也获得了不同输送条件下的压降一气速流态图、最佳经济速度、气固两相速度分布、颗粒浓度分布的数值模拟结果以及颗粒粒径和密度等因素对输送过程中的影响。发现在水平物料输送过程中,因为受颗粒湍动和重力的影响,气固速度分布呈现非对称的速度分布,固相颗粒浓度分布也是不均匀,在垂直方向上呈现逐渐增火,存在一个向管底偏移的高浓度区,水平方向上则是管中心浓度较高,壁面浓度较小。最终得到在各种输送条件下,悬浮固相颗粒在水平管中的形成的分布形态。 最后,对所做工作进行了总结,并在此基础上,指出其中的不足,提出了今后的研究发展方向。
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