本文關(guān)鍵詞：高濃度煤粉流經(jīng)文丘里管的過程特征與規(guī)律研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文以文丘里管在粉煤密相輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用為背景,依托高濃度煤粉輸送系統(tǒng),研究了文丘里管在輸送系統(tǒng)中的特性,操作條件和結(jié)構(gòu)參數(shù)對煤粉流經(jīng)文丘里管流動的影響,煤粉流經(jīng)文丘里管壓降模型和粘附結(jié)垢現(xiàn)象。本文的主要研究工作如下：1.研究了在高濃度煤粉輸送系統(tǒng)中文丘里管的作用。文丘里管能在三套輸送系統(tǒng)中充當(dāng)阻力部件,顯著提升管線壓力,限制煤粉流量,輸送量隨輸送壓差的變化率降低。然而,系統(tǒng)的能耗也會增加。中試系統(tǒng),節(jié)流比依次從0.29、0.36增大至0.43,煤粉輸送量依次增加0.2,1.2倍,顆粒速度依次增加0.5,1倍,顆粒濃度增加O.13,0.17倍。2.研究了氣體一煤粉混合物通過文丘里管的流動特征和壓降。高濃度煤粉流經(jīng)文丘里管的流動特征表現(xiàn)為內(nèi)部壓力、體積固氣比沿程顯著降低。即使是在擴(kuò)張段,體積固氣比依然較高。煤粉進(jìn)入穩(wěn)定流動的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純氣體。相對于純氣體流動,當(dāng)保持兩者的喉部表觀氣速相同時(shí),混合物流動的進(jìn)口氣速低,而出口氣速高。煤粉流經(jīng)文丘里管的壓降隨著表觀氣速、體積固氣比和氣體密度的增大而增大。保持相同的進(jìn)口壓力和進(jìn)口氣速時(shí),隨背壓的增大,文丘里管各段壓差及總壓差也減小,壓力同升位置向喉部遷移,擴(kuò)張段會從壓力損失過渡至壓力回升。靜壓回升向文丘里管出口遷移,更早進(jìn)入穩(wěn)定流動。隨出口壓力比的增大,出口速度比減小,出口下游的靜壓一直上升,而出口一小段的壓力變化波動較大,與出口壓力比無關(guān),只在大出口壓力比(0.7)才會出現(xiàn)上升的趨勢。文丘里管上游的壓差則與出口壓力比無明顯聯(lián)系。3.研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對文丘里管流動的影響。不同結(jié)構(gòu)的文丘里管沿程無量綱化參數(shù)分布特征趨勢相似,但是各段的流動參數(shù)變化程度不盡相同。隨煤粉濃度增大,總壓差及相應(yīng)段的壓差增大。節(jié)流比最顯著地影響文丘里管的壓差,節(jié)流比減小,文丘里管總壓差增大,擴(kuò)張段的壓差顯著增大。當(dāng)節(jié)流比從0.7、0.55減小至0.4,總壓差分別增大3.6倍和0.8倍,擴(kuò)張段壓差分別增大3.1倍和10.3倍。在本文結(jié)構(gòu)范圍內(nèi),收縮角、喉段長度、擴(kuò)張角的改變對總壓差的影響有限。收縮角從5°、9°變化至2.5°,總壓降分別增大7%和15%。擴(kuò)張角從8°、13°變化至2.5°,總壓降分別增大2.5%和4%。43d和80d相對于23d,喉段長度分別增加0.9和2.5倍,但總壓降增大6%、11%。2.5。收縮角的收縮段壓差最大,8°擴(kuò)張角的擴(kuò)張段壓差最小。80d喉段長度的喉段壓差最大。本體系下煤粉的濃度較高,使得在收縮段,煤粉間的碰撞、摩擦作用,煤粉與管壁的碰撞作用較為明顯,當(dāng)收縮角增大后,收縮段壓降隨收縮段長度減小下降不明顯。5°和9°的收縮段壓差基本接近。在擴(kuò)張段,減速程度降低的煤粉顆粒數(shù)目較多,使得擴(kuò)張角從8°增大至13°,煤粉顆粒與氣體動量交換的時(shí)間變短,擴(kuò)張段壓降增大,并接近2.5°。4.借助典型的氣液流經(jīng)文丘里管系統(tǒng)、密相氣固直管系統(tǒng)和稀相氣固流量測量系統(tǒng)中的壓降模型,以大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),評價(jià)了不同壓降模型應(yīng)用在高濃度煤粉流經(jīng)文丘里管過程中的實(shí)際效果。三個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式法應(yīng)用在稀相氣液系統(tǒng),壓降表達(dá)形式相對簡單。但是計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值差別較大。Boll模型考慮顆粒在文丘里管整段的加速以及兩相摩擦壓降,相對其它模型具有最完備的物理意義。但是計(jì)算結(jié)果尚不能完全適用于高濃度氣固系統(tǒng)。同時(shí),模型結(jié)果屬于數(shù)值解,形式相對復(fù)雜。引入附加壓降法和固相動量通量法至高濃度文丘里管系統(tǒng),計(jì)算結(jié)果偏差在土30%以內(nèi)。不足之處在于,模型的物理意義相對不足。考慮本系統(tǒng)高壓、高濃度特點(diǎn),采用基于修正的數(shù)的壓降與流量的關(guān)系式。雖然推導(dǎo)過程及壓降模型的最終形式相對復(fù)雜,但是模型計(jì)算結(jié)果偏差在30%至一10%以內(nèi),效果較好。5.對取得的垢物進(jìn)行分析,揭示了文丘里管內(nèi)的粘附結(jié)垢現(xiàn)象。隨輸送時(shí)間的增大,結(jié)垢總重增大,結(jié)垢尺寸增大,結(jié)垢現(xiàn)象越明顯。相同輸送壓差下,煤粉輸送量降低,文丘里管總壓差占輸送總壓差比例增大,收縮段壓差占文丘里管總壓差比例增大。相對于Bs煤粉,煤垢中的礦物質(zhì)含量較多,主要礦物質(zhì)元素含量明顯富集。以高嶺石為主的粘土礦物相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)較多。煤垢不同層外觀形態(tài)以及組成存在差異。內(nèi)表面相對平整,由內(nèi)到外表面礦物質(zhì)元素相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次減小,C元素相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)在外表面最大。
【關(guān)鍵詞】：文丘里管 煤粉 兩相流 流動特征 壓降
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ541
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 符號說明13-17
• 第1章 前言17-40
• 1.1 課題背景與意義17-18
• 1.2 文獻(xiàn)綜述18-38
• 1.2.1 差壓法測量測量氣固兩相流量18-22
• 1.2.2 St數(shù)與靈敏度系數(shù)22-24
• 1.2.3 氣固兩相流經(jīng)變截面流道的流動特征24-28
• 1.2.4 文丘里管結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)28-30
• 1.2.5 兩相流經(jīng)文丘里管壓降模型30-35
• 1.2.6 文丘里管內(nèi)的數(shù)值模擬研究35-36
• 1.2.7 煤粉在文丘里管內(nèi)的聚集現(xiàn)象36-38
• 1.3 研究內(nèi)容38-39
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)39-40
• 第2章 粉煤密相輸送系統(tǒng)中的文丘里管特性研究40-64
• 2.1 實(shí)驗(yàn)室輸送系統(tǒng)中的文丘里管特性研究40-46
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)物料40-42
• 2.1.2 文丘里管對管線壓力的影響分析42-44
• 2.1.3 文丘里管對煤粉流量的影響分析44-45
• 2.1.4 能耗分析45-46
• 2.2 中試輸送系統(tǒng)中的文丘里管特性研究46-55
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)物料46-48
• 2.2.2 沿程壓力分布特性分析48-50
• 2.2.3 氣固混合物流經(jīng)文丘里管特性分析50-52
• 2.2.4 不同節(jié)流比的文丘里管比較52-55
• 2.3 工業(yè)輸送系統(tǒng)中的文丘里管特性研究55-61
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)物料55-56
• 2.3.2 文丘里管在系統(tǒng)中的作用56-58
• 2.3.3 氣固混合物流經(jīng)文丘里管特性分析58-61
• 2.4 三套輸送系統(tǒng)的文丘里管特性比較61-62
• 2.5 本章小結(jié)62-64
• 第3章 文丘里管內(nèi)氣固兩相流動與壓降特征分析64-82
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置與流程64-66
• 3.2 純氣體流經(jīng)文丘里管66-70
• 3.2.1 純氣體流經(jīng)文丘里管流動特征66-67
• 3.2.2 純氣體流經(jīng)文丘里管壓降特性67-70
• 3.3 高濃度氣體-煤粉混合物流經(jīng)文丘里管70-81
• 3.3.1 高濃度氣體-煤粉混合物的流動特征70-73
• 3.3.2 高濃度氣體-煤粉混合物的流經(jīng)文丘里管過程分析73-74
• 3.3.3 背壓對煤粉混合物流經(jīng)文丘里管流動特征的影響74-76
• 3.3.4 高濃度氣體-煤粉混合物的壓降特性76-78
• 3.3.5 背壓對煤粉混合物流經(jīng)文丘里管壓降特性的影響78-81
• 3.4 本章小結(jié)81-82
• 第4章 文丘里管結(jié)構(gòu)對高濃度煤粉流動的影響82-99
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置與流程82-84
• 4.2 結(jié)構(gòu)對高濃度煤粉流經(jīng)文丘里管流動的影響84-92
• 4.2.1 沿程流動參數(shù)分布84-87
• 4.2.2 壓差特性87-92
• 4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對文丘里管系統(tǒng)特性的影響92-97
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)對輸送量的影響93-95
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對固氣比的影響95
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對輸送系統(tǒng)能耗的影響95-97
• 4.4 本章小結(jié)97-99
• 第5章 高濃度煤粉流經(jīng)文丘里管壓降模型評價(jià)99-119
• 5.1 基于經(jīng)驗(yàn)公式法99-101
• 5.1.1 Calvert壓降公式99-100
• 5.1.2 Yung壓降公式100-101
• 5.1.3 Hesketh壓降公式101
• 5.2 基于附加壓降法101-105
• 5.3 基于固相動量通量法105-107
• 5.4 基于修正的St數(shù)法107-113
• 5.4.1 純氣體流經(jīng)文丘里管壓降模型導(dǎo)出108-109
• 5.4.2 高濃度煤粉混合物流經(jīng)文丘里管壓降模型導(dǎo)出109-113
• 5.5 基于Boll模型法113-116
• 5.5.1 模型假設(shè)及數(shù)值計(jì)算思路113-114
• 5.5.2 典型工況計(jì)算條件及結(jié)果114-116
• 5.6 不同壓降模型應(yīng)用效果評價(jià)116-117
• 5.7 本章小結(jié)117-119
• 第6章 煤粉流經(jīng)文丘里管的粘附結(jié)垢現(xiàn)象研究119-129
• 6.1 煤粉在文丘里管內(nèi)聚集結(jié)垢119-122
• 6.1.1 文丘里管119-120
• 6.1.2 聚集現(xiàn)象描述120-122
• 6.2 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)組分分析122-125
• 6.2.1 煤粉基本物性分析122-123
• 6.2.2 煤質(zhì)分析123-124
• 6.2.3 XRD分析124-125
• 6.3 樣品的SEM-EDS分析125-128
• 6.4 本章小結(jié)128-129
• 第7章 結(jié)論與展望129-132
• 7.1 研究結(jié)論129-131
• 7.2 展望131-132
• 參考文獻(xiàn)132-140
• 致謝140-141
• 博士期間工作成果141

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本文編號：315093