喷嘴广泛应用于工农业生产、交通运输以及日常生活等领域,在粉体气化与燃烧设备上的运用尤为重要。论文以粉煤气化技术为研究背景,通过数值模拟结合实验研究的方法,获得气化炉喷嘴出口颗粒弥散场的相关数据信息,掌握不同参数对干煤粉弥散特性的影响规律,揭示干煤粉弥散机制。本文获得的干煤粉喷嘴的弥散特性对粉体煤气化技术的发展具有重要的理论意义和工业应用价值,对于气化炉及气化喷嘴的设计、控制及运行有重要的指导意义。根据工业干煤粉气化喷嘴结构及参数,利用冷态模化理论,保证单值条件相似以及气固动量比等无量纲特征数相等,设计了实验用同轴双通道外混式气流喷嘴和搭建弥散实验系统。通过改变操作参数、粉体物性及喷嘴结构等,在冷态条件下模拟气化炉内部喷嘴的弥散过程,获得与喷嘴实际工业生产条件下近似的流场特征信息。对干煤粉弥散实验中使用的煤粉进行粉体物性分析,结果表明：两种煤粉的全水含量都小于3%,物料非常干燥；两种不同粒径的煤粉都表现出颗粒形状不规则,表面粗糙且组织致密,有少许小颗粒附着等特征；两种煤粉的体积分数和粒径分布各不相同,且粒径分布集中代表性强；煤粉流动性的研究表明,两种煤粉均属于有黏性且容易流动的颗粒,另外平均粒径较大的干煤粉流动性更好。为了解弥散场的颗粒特性,通过几何模型的建立、网格的划分、控制条件的设置、计算模型参数的确定等,运用Fluent软件对喷嘴出口的干煤粉弥散过程进行了数值模拟。模拟结果表明：提高中心气流速度、降低固体质量流量、提高气固流速以及喷嘴内部引入旋流有助于气固两相流发生混合,改善了弥散质量,提高了颗粒分布均匀性;当内部旋流角度由30。增加到60。时,对弥散场内颗粒特性的影响较小；颗粒逆流射入旋流场对改善颗粒的弥散特性能起到一定的促进作用；粉体物性对弥散效果有较大影响,大粒径的颗粒弥散质量较差。通过干煤粉弥散实验掌握了不同参数对干煤粉弥散特性的影响规律。实验结果表明：中心气流速度从175m/s增大到275m/s能明显改善弥散质量；固体质量流量由30kg/h增大到70kg/h会导致弥散质量逐渐恶化；当外环气固两相流速度由6m/s增大到10m/s时,对弥散质量的改善不明显;通过对不同粒径的煤粉实验研究表明,较大粒径的煤粉颗粒弥散能力较差；随着内部旋流的引入,颗粒分布的均匀性显著改善;喷嘴出口内径尺寸由4.8mm扩大到5.2mm,弥散质量稍有改善。利用实验结果对模拟结论进行了验证分析,并对其流动机理和规律进行更深入地分析和研究。模拟和实验的结果表明：随着轴向距离的增加,截面上颗粒的平均速度处于稳定下降的趋势,同时颗粒平均粒径随着轴向距离的增加有先下降后上升的趋势,即出现较大粒径的颗粒会运动到轴向距离较远处的现象。