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第卷第期中国电机工程学报.. .,
年月日...
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垂直管煤粉高压密相气力输送特性的模拟研究
蒲文灏,熊源泉,赵长遂,梁财,陈晓平,鹿鹏,范春雷
东南大学能源与环境工程学院,江苏省南京市

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:乎一口的主流,而干粉煤的高压密相气力输送是粉煤气化
的关键技术之一。由于目前试验手段和试验条件的
限制,还不能通过试验手段直接测量高压密相输送

过程中两相的速度分布和浓度分布。对高压密相气
.
力输送过程进行数值模拟研究,可以为干煤粉密相

: 加压输送系统的设计和参数优化提供参考。
颗粒动力学的双流体模型已经运用于上升管
; 充分发展段、循环流化床、鼓泡床等流动特性的
研究。首先基于颗粒动力
.
学理论研究了垂直管的充分发展流动,但其研究
.
过程中没有考虑气相湍流的影响。等首先
:;; 考虑气相湍流脉动和颗粒之间的相互作用,其研
; 究对象为垂直管稀相输送。谢灼利和张政数值研
摘要:基于颗粒动力学理论,采用足一足一湍流模式,对究了二维垂直管稀相气力输送,预测的压降梯度
垂直管内高压密相上升流的三维流动行为进行了数值模与试验结果接近,但由于研究对象为稀相气力输
拟,其颗粒浓度高达%,并对部分模拟结果进行了实验
送,所以忽略了颗粒相的湍流作用。等
验证。模拟过程中考虑了气固两相之间的湍流相互作用,
提出. .模型,用于考虑气固两相问湍流相互
得到了两相速度分布、浓度分布和湍流强度分布,考察了
表观气速、输送压力和煤粉粒径对流动行为的影响。模拟作用的影响,模拟固相体积浓度小于%的二维流
结果显示:表观气速的增加导致压降梯度先减小后增加, 化床上升管内的流动行为。关于更高固相体积浓
导致煤粉浓度减小;输送压力的减小导致压降梯度减小; 度下,充分考虑气固两相之间湍流相互作用的模
煤粉粒径的增加导致压降梯度增加。通过实验得到了表观拟还未见报道。
气速和输送压力对压降梯度的影响。数值模拟结果与实验针对气力输送过程中的输送压降损失、流动相
结果吻合较好。
图以及输送物料的特性对气固两相流动的影响已
关键词:颗粒动力学;湍流;气力输送;密相有部分试验研究结果和数值模拟结果被报道。
引言和试验研究了水平管内颗粒
粒径、密度、形状与最小输送能量的关系。口
大规模气流床煤气化技术是煤气化技术发展研究了颗粒特性与流型的关系。‘这些研究都是针对
低压输送系统,都没有考虑输送压力对流动过程的
基金项目:国家重点基础研究发展规划基金项目。
影响。有关高压密相气力输送的研究尚不多
. 见,熊源泉等采用附加压降法对高压下煤粉密
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中国电机工程学报第卷
相输送的阻力特性进行了研究,得到了相关的经验
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,
公式。以上研究中都没有考虑输送压力对流动特性足
的影响。岛一墨一一‘

输送特性进行三维数值模拟研究,其固相体积浓度一
%
高达%,目前未见相关报道。本文数值模拟采用
颗粒动力学双流体模型,考