煤粉高压密相气力输送特性

在输送压力可达4.0MPa,固体输送流率达840kg/h的仓式泵高压气力输送试验装置上进行粉煤高压浓相气力输送试验研究.考察了流化风量、充压风量、输送总差压对煤粉输送量、固气比的影响.研究表明:随着流化风量的增大,煤粉输送量逐渐增大,固气体积比先增大然后减小;当煤粉在发料罐内被充分流化后,再加大充压风量,固气体积比逐渐减小,而煤粉输送量略有增加;输送总压差对煤粉输送量有显著影响,随着总压差的增加,煤粉输送量呈线性增加.研究结果对高压超浓相气力输送系统的设计、运行和控制具有指导作用.     

水平弯管高压密相气力输送数值模拟

针对水平弯管高压密相气力输送,基于Euler/Euler双流体模型,引入Vescovi摩擦应力模型、颗粒动理学理论以及Huilin-Gidaspow曳力模型,同时结合Johnson Jackson壁面模型构建了水平弯管高压密相气力输送两相流模型.并用所得模型对水平弯管进行了模拟计算,获得了其力学机制和管道流场信息.模拟结果表明:颗粒自上游水平管进入弯管后,在管道外壁面附近逐渐形成高浓度区域,颗粒间摩擦应力以及颗粒与壁面剪切应力迅速增大;颗粒由弯管进入下游水平管后,管道外壁面高浓度区域逐渐消失,并在流动过程中,颗粒逐渐沉降,管道底部颗粒间摩擦应力以及颗粒与壁面间剪切应力相应增大;模拟预测的水平管段流型与ECT图基本吻合;模拟预测弯管段和水平管段压降均与试验值相符合,误差在14%以内,证实了模拟的可靠性.     

曳力模型对水平管高压密相气力输送模拟的影响

在欧拉-欧拉方法的基础上,引入Dartevelle摩擦应力模型、修正的颗粒动理学理论,采用考虑摩擦应力项的Johnson&Jackson固相壁面边界模型以及Realizable k-ε-k_p-ε_p气固湍流模型对水平管高压密相气力输送进行了数值模拟,并考察了Huilin-Gidaspow曳力模型、Mckeen曳力模型以及构建的三段式曳力模型对数值模拟结果的影响.结果表明:与其他2个曳力模型相比,采用三段式曳力模型所得的模拟结果不仅精准地预测了水平管压降及水平管压降随补充风量的变化规律,其相对误差在-3.7%～+5.2%以内,而且更加合理地反映了水平管高压密相气力输送各流动形态的输送特性.采用三段式曳力模型预测的水平管固相体积浓度分布与ECT图相吻合,从而证实了三段式曳力模型更适用于模拟水平管高压密相气力输送.     

竖直上升管的煤粉密相气力输送阻力特性的实验研究

煤粉密相气力输送是气流床煤粉气化工艺中的关键单元技术。通过实验室装置(管径20,50mm)和半工业化装置(管径42mm)的煤粉密相气力输送竖直上升管压降测试,建立了可用于煤粉密相高压气力输送竖直上升管道的压降预测模型,总体偏差在±20%以内,可满足工业装置设计和优化操作的需求。固相静压降占总压降比例达35%~70%,体现了高浓度输送特性;且在管径一定的条件下,与固相弗洛德数近似成线性关系。在固相弗洛德数和管径一定的条件下,可通过竖直上升管压降估算出相应的固相质量流率,从而为工业装置上煤粉质量流率在线测定提供一定的参考。     

基于阵列式静电传感器的密相气力输送煤粉颗粒运动特性分析

首先运用有限元法系统分析了阵列式静电传感器灵敏度的分布特性.然后在密相气力输送实验装置上,利用阵列式静电传感器和电容层析成像(ECT)技术获得了不同表观气速(5.7,6.9,8.1 m/s)下的静电输出信号和管道截面的煤粉分布图像.结合ECT成像结果,利用FFT变换和近似熵方法分别得到阵列传感器输出静电信号的频谱特性和近似熵值.结果表明:随表观气速增大,输送管道内颗粒速度增大,并且稀相区颗粒径向速度波动明显;浓相区的近似熵值一直大于稀相区的近似熵值,并且随两者之差的减小,ECT成像图表明此过程煤粉分布更均匀,输送悬浮性越好.     

加压密相气力输送空隙率的实验

在加压密相气力输送中试实验台上进行内蒙烟煤的输送特性实验,考察操作条件和物性参数对空隙率的影响规律.结果表明:提高输送压力有利于实现较低空隙率的输送;随着流化风量的增大,空隙率先减小后增大;补充风量的增大会提高空隙率;随着总差压的增大,52μm煤粉的空隙率先减小后增大,而115和300μm煤粉的提升段空隙率持续增大,且同一总差压下,粒径较大煤粉对应的提升段空隙率较小;煤粉水分的增加会降低固相体积流量,同时增大两相流空隙率;随着表观气速的减小,300μm煤粉的流型从悬浮流向沙丘流转变,管路空隙率逐渐减小.     

密相气力输送参数的人工神经网络预测

在水平管道中，用压缩空气和氢气对煤粉和小米进行密相气力输送实验，利用改进的BP神经网络对不同气量下的固体质量流率进行预测。结果表明，BP网络能对不同实验条件下的固体质量流率进行较好的预测。并画出不同气量下，固体质量流量的等值图。根据此图，可对密相气力输送参数进行初步优化，控制固体的输送量，减少密相气输送中的盲目操作。     

高压浓相变粒径煤粉气力输送阻力特性

在自主设计的高压浓相气力输送系统上进行不同粒径的煤粉气力输送试验研究.在对试验系统进行准确性和稳定性分析的基础上,分别在不同的输送压力、煤粉粒径和输送速度等条件下进行输送试验,考察操作参数和煤粉物性对各管段的压损、局部阻力特性及输送气体品质的影响规律.结果表明:随着输送速度的增加,各管段压损先减小后略有增大;在相同的质量流量和输送压力下,随着煤粉平均粒径的增大,压损逐渐增大.在输送速度和固气比保持不变的条件下,随着压力的升高,输送气体的输送能力增强,压损逐渐降低,△Pv-△Ph逐渐减小.随着表观速度的增加,弯管局部阻力先减小后变化平缓;在相同表观速度下,煤粉粒度越大,局部阻力值越高;弯管当量系数K与输送速度、固气比无关,与煤粉粒径,输送压力相关;随着粒径的增加,弯管当量系数K先增大后减小.     

气力输送的数值模拟研究

对气相湍动能采用修正的κ-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,发展建立了气力输送的数学物理模型和计算方法,就垂直管中圆柱坐标系下二维悬浮稀相和密相动压气力输送过程进行了初步数值研究,所得结果(包括管压降、气固速度分布、一定输送量下最佳经济速度等)与文献实验结果吻合,为进一步用该法研究气力输送打下了基础.     

自调式密相气力输送梯度补气的研究

通过在自调式密相气力输送系统设置梯度二次补气的模型，并经反复地输送实践，通过实测数据，证明了梯度二次补气不仅能保持稳定的输送工况，而且动力指数明显减小。     

玉米秸秆粉料密相气力输送系统的设计

摘要:以玉米秸秆颗粒为研究对象,设计一套密相气力输送系统,对供料装置进行选择、确定基本参数、并通过相关校核计算,系统压力损失的计算验证系统参数的取值是合理的.     

可压密相气固两相湍流流动的数值模拟方法

在ＤＩＰＳＡＲ算法的基础上,推导了适用于可压密相气固两相湍流流动数据会计的ＣＤＩＰＳＡＲ算法,利用提出的可压密相的两个ｋ－ε低湍流雷诺数模型,用ＣＤＩＰＳＡＲ算法,对竖直上升管中可压密相气固两相湍流流动进行了数值计算,同时考虑了密度变化和体积分数变化的影响,研究结果表明,随着颗粒体积分数的增加,颗料间及颗粒与壁面间的相互作用占了主导地位,使得单个颗粒脉动速度增大,但是气体及颗粒的速度差却随之减小,     

高压浓相煤粉气力输送差压信号多分辨分析

为了探究高压浓相气力输送过程中时频空间的内部特征,利用六尺度多分辨小波分析对试验差压信号进行时频分解.引进能量、Shannon熵和标准差STD作为特征量对气固两相流频域空间进行分析.分析表明:浓相气力输送过程中,差压信号中的能量主要分布在低频区,Shannon熵从高频到低频上呈先减小后增大分布趋势.在相同的试验压力条件下,随着表观速度的增大,低频所占据的能量份额减小,信号脉动向高频移动;高频d1和d2的Shannon熵和a6上的STD增大,低频d4~d6上的Shannon熵和d1~d6上的STD减小.为进一步研究流型辨识及流动稳定性提供了新方法.     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

异常高压致密气藏两相渗流数值模拟技术

异常高压致密气藏压力系数高、孔隙结构及渗流机理复杂,相渗曲线随压力发生改变,导致利用常规相渗曲线的测试结果已不能正确反映地层条件下的气水渗流规律,预测的开发指标好于实际生产的结果。因此,需要研究地层条件下的相渗曲线,探讨异常高压致密气藏两相渗流规律。结合气藏高温、高压的特性,研制了异常高压致密气藏岩心驱替装置(120 MPa、150℃),回归了36块岩心归一化的岩心相渗端点与压力的关系,建立了异常高压致密气藏两相渗流数学模型及数值模型。研究结果表明,在异常高压条件下,束缚水饱和度降低,流动阻力增大,采收率降低,开发效果变差。     

水平管粉煤密相气力输送压差信号的小波分析

水平管中密相气力输送的压差信号间接反映了水平管中的流动状态，本文用小波分析方法对粉煤密相气力输送的压差信号进行了分析，发现粉煤在水平管中密相输送的压差信号存在分形，分形维数为1.2～1.5。     

可压缩双组分混合层的直接数值模拟研究

通过数值求解可压缩Navier-Stokes方程模拟了三维可压缩双组分混合层问题,着重研究了双组分密度比和可压缩效应对混合层发展演化的影响.研究表明,随着密度比的增大,混合层扰动增长率降低.在混合层发展初期,可压缩性作用尤其是斜压效应对旋涡的发展起主导作用;在混合层发展后期,可压缩性影响减弱,旋涡的拉伸扭转效应占主导作用.同时,还分析讨论了可压缩混合层中湍流的转捩及拟序结构的演化过程.     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。