第二章 气固两相流动的流型
流型是气力输运问题中的重要参数,它的 精确测量为气力输运的安全性和经济性提 供保障,特别是在阻塞时,这一特殊流型 是最易引发事故的。确定气固两相流的流 型对于其它流动参数的精确测量也是必要 的。
• 有许多关于流型研究的报告,文献探索了
压力波动信号与流型之间存在的某些关系, 但由于气固两相流流型的模糊性、不确定 性等流动过程中的复杂因素,使得流型的 在线测量到至今尚无比较有效的方法。
3. 栓状流 当空管速度降低到略低于流态化的极限速度 时,颗粒群开始噎塞管道,形成料栓,成为不稳 定的栓状流。 4. 柱状流 随着空管速度的进一步降低,栓状流动也不 能保持,诸料栓聚集成料柱,气体像通过多孔介 质那样流过料柱,同时以它的压强推动料柱向上 输送。
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• 目前,流型辨识有:直接测量法、间接测
量法和k~ 近邻流型辨识算法。这些算法 由于受各种因素的影响,造成流型判别不 准。如:功率谱密度函数分析法 、模糊神 经元网络辨识 等等
2.3.1 水平管道内的流型 当通过管道的气流速度由高速向低速变化时,会 出现以下几种流型。 1. 均匀流 当空管速度比经济气流速度高出许多,即气流速 度为高速紊流时,颗粒群在气流中飞翔跳跃、悬 浮输送,而且在管道的所有截面均匀分布。 2. 疏密流 随着空管速度的降低,但仍高于经济气流速度, 重力的影响显著起来,颗粒群在气流中呈上下疏 密不一的非均匀分布,大部分颗粒虽仍悬浮着输 送,但管底颗粒则是滚动跳跃向前推进。
气固两相流动的流型
• 在工业生产过程中,将块状原料经过研磨而成粉粒体,采
用气力输送原料的粉粒体输送系统,可以大大提高输送效 率、减少污染、降低成本、提高质量。在冶金、化工、建 材、电力等部门已得到广泛应用。由于粉粒体具有与固体、 气体和液体不同的特性,受其湿度、粘附性的影响,加上 输送气体压力的波动、输送的煤粉流动状况不稳定,常会 出现管道“堵塞” 出现管道“堵塞”现象,造成输送系统瘫痪,从而影响正 常生产。通过研究流型辨识算法,对气固两相流流型进行 有效的预测和判别,对气力输送系统相关设备进行实时控 制,可以防止“堵塞” 制,可以防止“堵塞”现象的发生。
3. 砂丘流 当空管速度降低到低于经济速度并降到沉积 速度时,颗粒开始沉降,并形成波纹状的砂丘。 砂丘占据了部分管道截面,气流通过管道剩余截 面的速度提高,未沉降的颗粒仍可继续被悬浮输 送;但越过砂丘,管道剩余截面扩大,气流速度 降低,颗粒继续沉降。 4. 柱状流 颗粒的继续沉降时砂丘越积越高,直至把管 道堵塞,气体像通过多孔介质那样流过料柱,同 时以它的压强推动料柱向前输送。
• 在电力工业中,大型电站锅炉燃烧系统中送粉管
道内煤粉-空气混合物是典型的气固多相流动, 其流速变化、浓度分布直接影响着锅炉各燃烧器 喷出射流的刚性,特别对于四角切圆燃烧锅炉就 会影响炉内空气动力工况,进而也决定了炉内燃 烧的稳定性和效率,因而非常有必要开发一种技 术对管内煤粉气流的流型进行有效的检测,以便 决定管内气固多相流动的状态,这样可以及时调 整锅炉燃烧系统风粉分配均匀性,防止管内发生 堵管现象,可以有效地提高发电机组的安全当从底部流入竖直管道的空管气流速度由高速向低速 变化时,会出现以下几种流型。 1. 均匀流 当空管速度不仅高于流态化的极限速度,而且高于它 的经济气流速度时,颗粒群在气流中飞翔跳跃、悬浮输送, 而且在管道的所有截面均匀分布。 2. 疏密流 当空管速度降低到高于流态化的极限速度,但低于它 的经济气流速度时,颗粒群虽然仍悬浮着向上输送,但颗 粒群在气流中呈疏密不一的非均匀分布。
• 气固两相流也可分为垂直上升气固两相流的流型
和水平气固两相流的流型。两种根据工业实际应 用垂直上升气固两相流可分为两类流化床工况和 气力输送工况。前者气相只是从固体颗粒之间流 过而固体颗粒并不随气相一起流动,它可分为固 定床临界流化床和鼓泡流化床、聚式流化床三种。 后者气体是固体颗粒一起流动,它可分为悬浮流、 疏密流和栓状流三种。水平管道中的气固两相流 的一般为气力输送工况,此时固体颗粒本身的重 力作用方向和气体流动方向相垂直,因此其流型 较垂直管复杂。