【摘 要】
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气力输送系统利用气体的动能或者压力能可以稳定、有效地将粉煤灰输送至指定地点,同时也存在着能耗高、维修费高、易磨损、易堵塞的问题。螺旋流输送具有抑制管道堵塞和降低压力损耗的优点被广泛应用于水力输沙和气力输煤领域,但应用于粉煤灰输送的研究较为匮乏。为了拓宽粉煤灰输送技术,首先,通过数值模拟研究起旋装置的叶型和叶片安装角度对旋流数、总压损耗的影响。其次,基于DDPM模型、Tabakoff模型、软球模型等
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气力输送系统利用气体的动能或者压力能可以稳定、有效地将粉煤灰输送至指定地点,同时也存在着能耗高、维修费高、易磨损、易堵塞的问题。螺旋流输送具有抑制管道堵塞和降低压力损耗的优点被广泛应用于水力输沙和气力输煤领域,但应用于粉煤灰输送的研究较为匮乏。为了拓宽粉煤灰输送技术,首先,通过数值模拟研究起旋装置的叶型和叶片安装角度对旋流数、总压损耗的影响。其次,基于DDPM模型、Tabakoff模型、软球模型等进行灰-气两相流数值模拟,研究在不同叶片安装角、质量流量、入口速度因素下螺旋流输送粉煤灰的流场特性,并和轴流输送进行对比。本文研究工作为完善旋流发生装置的设计和气力输送粉煤灰流场特性的研究提供参考。研究主要内容和结论如下:（1）研究S801翼型、矩型和单边弧型引导的螺旋流场表明,S801翼型的螺旋流场比矩型和单边弧型螺旋流场的平均旋流数提高了 20.53%、8.66%,总压损耗下降了 5.8%和16.1%。因此,径向叶片式起旋选用S801翼型叶片具有压力损耗小,起旋效果强的优点。（2）研究叶片安装角和流速对螺旋流场的影响表明,入口为30m/s流速时,安装角为20°的叶片产生的旋流数相较于安装角为25°、30°、35°、40°产生的平均旋流数分别提高了 1.38%、6.86%、7.47%、17.55%。轴向流速为10 m/s时相较于30 m/s流速的平均旋流数提高了 7.49%,轴向流速10 m/s总压损耗是30 m/s总压损耗的0.111倍。减小安装角可以明显提高旋流数,降低入口速度可以明显降低总压损耗。（3）研究了不同叶片安装角对旋流输送粉煤灰的影响。螺旋流输送中,切向速度使粉煤灰在管道截面上的浓度分布松散,而轴流输送粉煤灰时颗粒向底部下沉;叶片安装角分别为20°、25°、30°、35°、40°时,螺旋流输送在监测面De6的颗粒速度分别比轴流输送时高6.04%、5.45%、5.93%、3.85%、4.26%,系统总压损耗分别比轴流输送时降低了 3.82%、2.77%、1.67%、3.45%、2.77%。因此,螺旋流输送可以提高粉煤灰流速、降低总压损耗。（4）研究了粉煤灰质量流量对螺旋流输送粉煤灰的影响。不同质量流量螺旋流输送在监测面De6的颗粒流速都比轴流输送的高,分别提高了 8.24%、7.94%、6.24%、4.59%、4.03%;螺旋流输送0.5 kg/s粉煤灰时比轴流输送的总压损耗低3.82%,随着质量流量增加螺旋流输送的总压损耗逐渐低于轴流输送;当旋流数接近时,随着质量流量的减小螺旋流输送在监测面De6的颗粒速度增加;随着质量流量减小螺旋流输送的系统总压损耗逐渐比轴流输送的高。（5）研究了空气入口速度对螺旋流输送粉煤灰的影响。结果表明,旋流数随入口速度增加而增加,并且维持距离也明显增加;当入口速度增大时,螺旋流和轴流输送方式在监测面De6的颗粒速度均增大,轴流输送的颗粒流速提高更快,当入口速度小于17 m/s时轴流颗粒流速小于螺旋流输送,大于17 m/s时则相反;螺旋流和轴流输送的总压损耗随入口速度的增加均呈现先下降后增大的变化,入口速度分别为15 m/s和16 m/s时螺旋流输送比轴流输送的总压损耗低8.5%和3.8%,当入口速度大于17 m/s时螺旋流输送比轴流输送的总压损耗高。研究结果表明,当粉煤灰质量流量越大于0.5 kg/s,空气入口流速小于17 m/s时,采用S801翼型叶片具有良好的起旋作用,能够提高粉煤灰的输运速度、降低总压损耗,起到节能降耗的作用,对粉煤灰输运具有一定的应用价值和实际意义。图[45]表[8]参[74]
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