【摘要】：保證稀相氣力輸送系統(tǒng)低速、低能耗下連續(xù)穩(wěn)定地輸送是氣力輸送行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題之一,而振蕩流輸送技術(shù)已被證明具有較好地降壓降速的效果。但振蕩流場中氣固兩相流動(dòng)復(fù)雜的多尺度結(jié)構(gòu)未有較為完整的理論指導(dǎo),嚴(yán)重阻礙了氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和放大。因此,本文采用PIV技術(shù)和CFD-DEM方法深入開展振蕩流氣力輸送過程中氣固兩相流動(dòng)機(jī)理的研究,對促進(jìn)振蕩流氣力輸送技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用和拓寬稀相氣力輸送系統(tǒng)產(chǎn)品升級具有重要的學(xué)術(shù)研究價(jià)值。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,通過搭建稀相氣力輸送實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究振蕩流對輸送系統(tǒng)壓降、最小壓降速度及能量損耗的影響,并根據(jù)壓降波動(dòng)特性分析振蕩流輸送的平穩(wěn)性。結(jié)果顯示,低速輸送時(shí)振蕩流能夠降低系統(tǒng)的輸送壓降、最小壓降速度及能量損耗,并且在水平輸送管道中振蕩流對輸送壓降減小最為顯著;此外,通過分析最小壓降的標(biāo)準(zhǔn)差,發(fā)現(xiàn)隨著顆粒質(zhì)量流量的增大,振蕩流輸送系統(tǒng)壓降的標(biāo)準(zhǔn)差先減小后增大。其次,采用PIV技術(shù)研究振蕩流輸送時(shí)管道內(nèi)不同位置和不同氣速下的顆粒分布及速度特性。結(jié)果顯示,相比軸流輸送振蕩流減少了管底顆粒的沉積層,從而使得管底部顆粒軸向時(shí)均速度和徑向時(shí)均速度均增大,同時(shí)增強(qiáng)了輸送過程中顆粒的脈動(dòng)特性;此外,在低速振蕩流輸送時(shí)因不能及時(shí)分散顆粒使得其節(jié)能效果被削弱,而高速振蕩流因過高的輸送氣速弱化了振蕩特性對顆粒流動(dòng)的影響。再次,采用試驗(yàn)、高速攝像和圖像處理技術(shù)測量顆粒的碰撞恢復(fù)系數(shù)以及顆粒與壁面的摩擦系數(shù);并通過試驗(yàn)測量顆粒群休止角,結(jié)合EDEM“虛擬試驗(yàn)”和數(shù)學(xué)回歸分析的方法標(biāo)定顆粒間的摩擦系數(shù)。結(jié)果顯示,標(biāo)定后的顆粒間摩擦系數(shù)能更好地反應(yīng)實(shí)際顆粒群的流動(dòng)特性。最后,采用CFD中動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)研究振蕩流場的湍流特性,并在已構(gòu)建的試驗(yàn)顆粒離散元模型的基礎(chǔ)上,采用CFD-DEM方法探討振蕩流場顆粒的微觀流動(dòng)特性。結(jié)果顯示,管道內(nèi)振蕩流的軸向速度沿徑向分布更加均勻,且氣流具有強(qiáng)烈的切向分量,同時(shí)振蕩流速度存在周期性的湍流脈動(dòng),但沿著管道流動(dòng)方向振蕩流的湍流脈動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱;此外CFD-DEM模擬顯示,振蕩流改變了顆粒初始的運(yùn)動(dòng)軌跡,增大了顆粒與管壁的碰撞數(shù),減小了顆粒間的碰撞數(shù),并且振蕩流輸送時(shí)顆粒群所受的曳力相比軸流輸送時(shí)的偏大。
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論課題背景及意義期以來，由于我國技術(shù)水平不高，粗放型經(jīng)濟(jì)的增長方式造成了能源利環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。所以，為響應(yīng)全球及國家提出的“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)制造 2025”提出的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建綠色生產(chǎn)體系、走生態(tài)文明發(fā)展基于物料與環(huán)境無交互的封閉運(yùn)輸?shù)臍饬斔图夹g(shù)成為綠色生產(chǎn)最為理之一[1-3]，如圖 1.1 所示。

圖 1.2 傳統(tǒng)氣力輸送顆粒流型圖Fig.1.2 Conveying flow pattern of axial flow pneumatic conveying syst稀相氣力輸送系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)大多還停留在實(shí)現(xiàn)低速輸送目標(biāo)如螺旋管旋流裝置[6]、葉輪式旋流裝置[7]、物料噴射裝置[8]、雙]、砂丘模型[11]和螺旋多孔雙套管[12]等，其均是通過改善顆粒初氣動(dòng)能分布而保證稀相氣力輸送系統(tǒng)低速、低能耗下連續(xù)穩(wěn)定an 等提出了振蕩流輸送方法改善顆粒的初始流態(tài)，有效地緩解統(tǒng)在低輸送氣速時(shí)的管道堵塞及高能耗等問題[13-14]。同時(shí)，通過在水平管道系統(tǒng)中對振蕩流場中顆粒的濃度分布及速度特而，振蕩流氣力輸送作為一種新型的節(jié)能輸送方式，，針對振蕩流強(qiáng)度與顆粒流動(dòng)特性以及振蕩流場中氣流-顆粒-管壁的相互關(guān)研究。因此，深入開展振蕩流氣力輸送過程中氣固兩相流動(dòng)送中振蕩流特性與氣固兩相流動(dòng)的內(nèi)在聯(lián)系，對促進(jìn)振蕩流氣用和拓展稀相氣力輸送系統(tǒng)產(chǎn)品升級具有重要的學(xué)術(shù)研究意義
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH22

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2 冼海珍;劉登瀛;商福民;楊勇平;杜小澤;;聲空化強(qiáng)化振蕩流熱管傳熱實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2007年03期

3 朱健斌,張春芝;振蕩流反應(yīng)器的研究[J];石油化工設(shè)備;2003年04期

4 邢至莊;孫紹述;祝會兵;;一種新型振蕩流實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用[J];海洋技術(shù);1991年02期

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6 毛卓雄;;湍流圓管振蕩流的零方程模型[J];化工冶金;1988年03期

7 陳佐一,李宇紅,錢忷章,凌君e

本文編號：2635035