气流干燥管内气固两相流动与传热特性的数值模拟研究

气流干燥管内气固两相流动与传热特性的数值模拟研究
气流干燥管内气固两相流动与传热特性的数值模拟研究

气固两相流论文气固两相流流动参数检测方法研究

气固两相流论文:气固两相流流动参数检测方法研究 【中文摘要】随着科学技术的发展,气固两相流体系越来越广泛的存在于现代工农业生产中,如电厂发电、钢铁冶金、流化床反应装置中的气/固两相流以及粮食的气力输送等,它们都涉及到气固两相 流体系。气固两相流各种流动参数的精确测量与实时监测都关系到生产过程的稳定运行以及产品质量的高低。由于气固两相流属于复杂流动体系,其流动参数的检测方法一直以来都是一项亟待解决的技术难题。电容层析成像技术以其非接触及可视化等优点成为目前两相流参数检测方法的研究热点。本文选择电容层析成像技术作为切入点进行了以下研究:首先,文章对电容层析成像技术进行了系统的分析与研究,并且利用大型有限元分析软件ANSYS建立了二维、三维立体模型,方便快捷的得出了仿真电容值,相比较于利用MATLAB或者VC编程的方法获得电容值缩短了开发时间并降低了开发成本。其次,通过对应用于电容层析成像技术中的典型的八电极结构传感器进行深入的分 析与实验仿真,文章给出了此结构传感器的灵敏度分布,并且利用神 经网络对实验管道内部的物像分布进行了图像重建。结果表明,八电极电容传感器没有均匀的灵敏场分布以及较高的灵敏度,这给图像重建的精确度造成了一定的影响。最后,为了... 【英文摘要】With the development of science and technology, gas-solid two-phase flow systems are more and more widely applied in modern industrial and agricultural production. For

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

上海理工大学学报 第32卷 第4期J.University of Shanghai for Science and Technology Vol.32 No.4 2010 文章编号:1007-6735(2010)04-0333-07 收稿日期:2009-11-02 基金项目:上海市浦江人才计划资助项目(07pj14072);上海市重点学科建设资助项目(J50501) 作者简介:晁东海(1985-),男,硕士研究生. E ma il:x yguo@https://www.360docs.net/doc/2c11095873.html, 大颗粒气固流化床内两相流动的CFD 模拟 晁东海, 郭雪岩 (上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093) 摘要:采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow 模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.关键词:流化床;欧拉双流体模型;并行计算;大颗粒中图分类号:TQ 051.13 文献标志码:A CFD simulation on two phase flow in gas solid fluidized beds with coarse granules CH AO Dong hai, GUO Xue yan (School of En er gy an d Pow er En gin eering ,Un iversit y of S han ghai for S cience and Technology ,Shanghai 200093,Chin a ) Abstract:Eulerian pseudo fluid model combined with the granule kinetics model,by integrating them in a CFD code(Fluent 6.3)was used to numerically simulate the gas solid flow patterns in fluidized beds of coarse granules.Different conditions including particle density,distributor types and drag models were taken into account for paramter study.The dependance of characteristics of fluidization and flow patterns,as well as the influences of phase fraction distribution,instantaneous pressure,radial particle velocity,expansion ratio and axial voidage distribution,on the parameters were thoroughly investigated.Simulation results show that two phase flow characteristics in the bed with a concave distributor is rather different from that in the bed with a flat distributor.For ex ample,bubbles will occur so oner and more particles move laterally in the concave distributor bed.It is also found that for larger solid gas density ratio,particle velocity profile near the wall becomes much flatter in the concave distributor bed.A comparison among the Syamlal O Brien,Gidaspow and Arastoopour models illustrates that the predicted axial voidage distributions and pressure drops by the three models are very different.Numerical prediction based on all the three drag models un derestimates the bed expansion ratio,comparing with the published experimental correlation.It can be concluded that numerical results based on Gidaspow drag model are of the least deviation in the

气溶胶的光学特性参数

气溶胶的光学特性参数 (1)气溶胶光学厚度 气溶胶光学厚度,英文名称为AOD(Aerosol Optical Depth)或AOT(Aerosol Optical Thickness),表示的是单位截面的垂直气柱上的透过率,有时候又叫大气混浊度,它是一个无量纲的正值。数值范围在0-1之间,0代表完全不透明大气,1代表完全透明的大气,气溶胶光学厚度越大,大气透过率越低。值的大小主要由气溶胶质粒的数密度、尺度分布、气溶胶类型等物理、光学属性来决定。 气溶胶光学厚度的反演: 公式:L=L0+F*T*P/[1-S*P] L:传感器收到的辐射;L0:大气路径辐射;F:下行辐射 P:地表反射率;T:大气透过率;S:大气半球反射率 F*T*P/[1-S*P]:地表反射辐射 对于大气路径辐射项L0,它只是大气气溶胶光学厚度和几何参数的函数,假如地表反射辐射比较小或为零,就可以通过大气路径辐射项来反演获得气溶胶光学厚度,对于地表反射辐射(F*T*P/[1-S*P])来说,仅是气溶胶光学厚度的函数,如果消去路径辐射信息,便可以通过它来反演气溶胶光学厚度。 (2)散射相函数 散射相函数反映的是电磁波入射能量经粒子散射后在方向上的分布,或者称相函数是粒子(散射体)将某个方向的入射波散射到其他方向的概率。定义相函数P(θ)为在θ角方向的散射辐射能量与各向同性散射时该方向的散射辐射能量之比。目前,常用的相函数有Mie散射相函数、HG相函数、双HG相函数和改进的HG*相函数等,这些函数各有优缺点。 Mie散射相函数: P Mie(θ)= [S1(θ)2 +S2(θ) 2]/ 2πα2 Qsca α=2πR/λ:球形气溶胶粒子的尺寸参数; S1(θ)、S2(θ):散射振幅矩阵元; Qsca:气溶胶粒子的散射效率因子; S1(θ)、S2(θ)和Qsca可由Mie展开系数求解,Mie散射相函数适合于球形粒子求解。 (3)单次散射反照率 单次散射反照率(single scattering albedo,SSA),在随机介质中传播的光将会被介质中的粒子散射和吸收而衰减,我们称之为消光,其中因散射而导致入射光消光在总消光中所占的比例,可以用粒子的平均单次散射反照率来表示,其定义为: 0(x,m)= Cs(x,m)/C(x,m) C、Cs:粒子的消光截面和散射截面,消光截面是粒子或粒子群在电磁波传播路径上对电磁波衰减能力的度量; x=2πr/λ:为粒子的尺度因子,r、λ分别为粒子的半径和入射光的波长; m:复折射率,为复数m=n–ki,式中实数部分n为介质的折射率,虚数部分的k为介质的吸收系数; 如果用Ca表示粒子的吸收截面,则应满足C=Cs+Ca;如果粒子对入射光完全无吸收,即Ca=0,于是C=Cs,反照率为1,达到它的最大值。粒子有吸收时,反照率介于0到1之间。

超音速翼型气动力特性研究汇总

超音速翼型气动力特性研究 摘要: 本文研究方程为0.3(1)z x x =±-的轴对称超音速翼形在马赫数为 2,攻角 分别为0°,2°情形下的气动力特性,基于对翼型进行离散化处理得到该翼型的物理参数及气动力的近似解,并逐步减小空间步长x ?来提高解的精度。在步长数分别为5、20、50及攻角为0°、2°的条件下,计算求得翼型头部斜激波后的流动参数,并由此求解各分区相应参数,列出:表面压力Cp 分布曲线Cp -x ,及表面密度、温度分布曲线ρ/ρ∞-x 、T/T ∞-x 。在不同条件下得出的轴向力Ca 、法向力Cn 、升力Cl 、阻力Cd 及绕头部顶点俯仰力矩Cm 的表格。最终分析了编程计算的准确性与精度,分析了压力系数、温度、密度沿该翼型的分布特性,并分析了不同攻角对该翼型气动特性的影响。 问题描述 已知方程为0.3(1)z x x =±- 的薄翼形,求该翼型在来流马赫数为2,攻角 分别为0°,2°情形下的受力情况。对x 范围(0,1)内分别按5等份、20等份和50等份进行离散计算,得到表面压力Cp 分布曲线Cp -x ,表面密度、温度分别曲线ρ/ρ∞、T/T ∞ 。计算得出出轴向力Ca 、法向力Cn 、绕头部顶点俯仰力矩Cm 及升力Cl 、阻力Cd 。 计算方案: (一)计算思路: 超音速来流以一定攻角遇到类似于楔形体的机翼前缘,在上下面都有可能产生附体斜激波,要是攻角过大也有可能不产生附体斜激波,这里首先需要根据斜激波的

θβ - 关系曲线图来作出判断。经判断,如果顶点处产生斜激波,即使用斜激波前后的马赫数、密度、温度、压强计算公式计算出顶点斜激波后的各项物理参数。 接着,根据翼型的形状可知,气流在通过膨胀波之后会经过一系列的向外的转折角,根据普朗特-迈耶膨胀波理论,超音速气流经过每一个折角都会产生膨胀波。 根据数值计算的基本原理,计算机不能处理连续曲线上随x值变化而连续变化的折角,所以在计算之前必须对翼型的几何结构进行离散化处理。 离散化之后即可根据膨胀波前后马赫数的关系公式计算出每一个折角处膨胀波后的马赫数,然后根据膨胀波前后密度、温度、压强的计算公式计算出每一个膨胀波后的密度、温度、压强。 得到以上基本的物理参数之后,即可用压强P的分布计算出压力系数Cp的分布进而计算出翼型所受的轴向力、法向力、升力、阻力及力矩系数。 在进行以上计算之前的首要工作是编制P-M表、等熵流动角度与马赫数的关系表。在具体操作中可使用已知的显示函数式进行编制,无需手动输入。 (二)基本假设: 实际上的翼型气动力会受到很多因素的干扰,用激波-膨胀波法计算时对实际的物理模型做了一些简化,假设: 1、离散化之后任意两个离散点之间的物理参数是均匀分布的。 2、不考虑斜激波、膨胀波的相交与反射。 3、翼型端部的斜激波不会在上部削弱,即斜激波不会滑移。 (三)坐标系建立 建立坐标系时,以机翼的前段点为原点O,弦线为x轴,垂直于弦线的直线为y 轴,x轴正向指向机翼尾缘,y轴正向垂直于x轴向上,如图所示:

气固两相湍流模型的分类

气固两相湍流模型的分类 对两相流的研究有两种不同的观点:一是把流体作为连续介质,在欧拉坐标系内加以描述,而把颗粒群作为离散体系,在拉氏坐标系内加以描述;而另一是除了把流体作为连续介质外,还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体,两相在空间共存和互相渗透,两相都在欧拉坐标系内加以描述。不同观点描述两相流所得数学模型也不同,目前常用的模拟模型有:单流体模型(无滑移模型)、小滑移模型、双流体模型(多流体模型或滑移-扩散的多连续介质模型)、颗粒轨道模型。 单流体模型 把单相流体力学概念直接推广到两相流中,把含有颗粒群流体看成一个单一的流体,提出了一种模拟气粒两相流动简化模型,即单流体模型或无滑移模型。与单相流体流动方程相比,单流体模型仅增加了几个颗粒相连续方程(类似于气相组分扩散方程),并在气相方程中增加了颗粒源项,因此该模型相当简单。该模型的主要优点是处理方法简单,计算方便。其缺点是未考虑颗粒相及气相之间的阻力作用(即假设气体与颗粒之间无速度和温度滑移),以及认为颗粒扩散系数和气体扩散系数相等,与实际的气固两相流动情况差异很大,故目前应用的较少。 小滑移模型 小滑移模型则是在单流体模型的基础上发展的,在此模型中,或者颗粒相对流体流动的影响被认为是小扰动,或者该影响被完全忽略。模型中假设颗粒的运动单纯由流体流动引起,流体与颗粒的速度滑移相对于平均流动来说是小量,这一滑移是颗粒扩散的结果。它考虑了颗粒的滑移并涉及了颗粒和气相间因滑移而引起的阻力,从而增加了颗粒群的动量方程,但求解典型程序仍与无滑移模型相同。其优点是考虑了颗粒的湍流扩散、湍流粘性以及滑移引起的阻力,相对接近于实际情况。 双流体模型 该模型的出发点是把颗粒群和气体都作为连续介质,两者相互渗透组成双流体或多流体系统,在欧拉坐标系下考察气粒两相流动,即欧拉—欧拉模拟湍流两相流动。近年来双流体模型已用于模拟一维非定常水汽两相流、炮膛内非定常二维湍流气粒两相流、气粒两相射流、有蒸发的液雾气体射流、闭式同轴射流中气体液雾流动与燃烧、带有或不带高速射流的突扩燃烧室中二维及三维湍流回流气粒两相流动和燃烧、四角喷燃炉中三维湍流旋流回流气粒两相流动和流化床中二维气化过程等。 颗粒轨道模型 颗粒轨道模型可分为:颗粒群轨道模型和随机轨道模型。前者假设不存在颗粒扩散,而后者利用Monte-Carlo法计算,考虑了颗粒扩散。 颗粒轨道模型的主要优点是计算工作量小,对有蒸发、挥发和异相反应的颗粒相复杂经历时,能较好的追踪颗粒的运动,颗粒相用拉格朗日处理数值计算也不会产生伪扩散。其缺点是对颗粒湍流扩散缺乏较好的处理方法,不能全面模拟颗粒的紊流扩散过程,而且计算所得到的拉氏

大气气溶胶相关研究综述

摘要 近日,环保部公布了我国第一部综合性大气污染防治规划——《重点区域大气污染防治“十二五”规划》。事实上,随着大气污染给人民生活带来的不便增多,人们空前关注大气科学进展以及PM2.5治理的理论依据。本文将从三个方面对大气气溶胶的研究做出总结和分析:大气气溶胶的基本特征,大气气溶胶的气候效应,国内外相关的大气气溶胶研究计划。 关键词:大气气溶胶;气候效应;环境健康;研究综述 前言 气溶胶是指长时间悬浮在空气中能被观察或测量的液体或固体粒子,其实际直径一般为0.001~100μm,动力学直径为0.002~100μm,对人体、环境、气候等产生着重要的影响。 [4] 由于大气气溶胶在气候、环境等方面的重要作用,近年来越来越引起科学界的重视。 很多过程可以产生气溶胶,根据来源可分为自然气溶胶和人为气溶胶。自然源主要是海洋、土壤和生物圈以及火山等;人为源主要来自化石燃料的燃烧、工农业生产活动等。工业革命以来,人类活动不仅直接向大气排放大量粒子,更重要的是向大气排放大量的SO2和SO X,NO2和NO X在大气中通过非均相化学反应逐渐转化成硫酸盐和硝酸盐粒子,形成二次气溶胶。污染气体形成的大气气溶胶自工业革命以来有大幅度增加。来自自然源的气溶胶如沙尘,也由于人类活动利用土地变化而发生着改变。尽管气溶胶只是地球大气成分中含量很少的组分,但由于其在许多大气过程中的重要作用而日益受到重视。随着环境污染问题的发展,人们已认识到大气气溶胶自身的污染特性与其物理化学性质以及在大气中的非均相化学反应有着密切的关系。[5] 气溶胶还与其他环境问题如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等密切相关。此外,气溶胶对人体和其他生物的生理健康也有其特有的影响。[1] 由于气溶胶的气候效应问题,气溶胶再次成为国际学术界的研究热点之一,大气气溶胶是当今大气化学研究中前沿的领域。国际大气化学研究计划(IGAC)科学指导委员会于1994年将国际全球大气化学研究计划和国际气溶胶计划(ICAP)合并重组,大气气溶胶研究被列为3大研究方向之一。大气气溶胶的研究内容,发展到包括物理和化学的性状、来源和形成、时空分布、对气候变化和环境质量的影响以及对大气化学过程的影响等多方面、多层次的综合研究,也涉及到大气科学的各个领域,具有很强的综合性。

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟 摘要:采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟. 关键词:流化床;欧拉双流体模型;并行计算;大颗粒 近年来,随着流态化技术的发展,大颗粒流化床在煤粉流态化燃烧和水泥熟料流态化煅烧等领域的应用也越来越广泛.由于流化床内两相流动情况复杂,使得人们对气固两相间的作用、固相应力本构方程的建立、两相湍流的认识以及多种因素的相对控制和协调的理解等变得很困难[】].实际上大多数流化床反应器都是根据经验设计的,大颗粒流化床的设计更是如此.文献[2]在研究颗粒的粒度及颗粒的表观密度等对流化特性影响后,将颗粒分成了A(30~100 tma)、B(100~600 tLm)、C(一般情况下粒度小于20 tLm)、D(600 Fm以上)4类_3].依据此分类,粒度在600肿以上的颗粒称为过粗颗粒.然而由于颗粒的

表观密度与气体密度之差不同,本文所用颗粒直径为855 可能为B类(鼓泡颗粒),也有可能为D类(喷动用颗粒).其中,D类颗粒流化时极易产生大气泡或节涌,使实验难以操作,然而数值模拟可以克服这一困难,而且D类颗粒粒度在1.5 rain以下时,是完全 可以流化的[3].文献[4]用粒径为3 mm的颗粒进行了模拟与实验,研究了气体进口速度和温度对床内含湿量、颗粒温度等的影响,得出模拟与实验的结果大体是一致的.文献[5]研究了表观气速、床内有无管道及布风方式对大颗粒流动的影响.模拟和试验的结果都表明,布风方式对颗粒体积分率及速度径向分布有着很大的影响,而且不论有无管道,某些布风方式都有助于气固形成环核流动结构.文献[6]通过改变颗粒粒径(从o.25 mm到1 mm)、密度、进口气速等参数后进行了模拟,结果表明:颗粒的粒径和进口气速对颗粒滑移速度的影响较大;合适的进口气速对减少能 耗起着很重要的作用.本文借助CFD软件FLUENT对大颗粒气固流化床进行了模拟计算.对比并分析了不同密度颗粒、曳力模型及布风装置对流化床流动特性的影响.有些曳力模型采用皿F(用户自定义函数)实现.通过这些研究,从数值计算的角度揭示出了一些大颗粒的流化及流动特性. 1 控制方程及曳力系数模型 1.1 流体控制方程 由于气固间没有质量交换,且升力、附加质量力等对流化床的影响很小,故气固两相流动所遵循的连续方程和动量方程可以简化成如下形

气固两相流模型在流场分析中的研究进展_孙晨(1)

第25卷第1期2011年3月 上 海 工 程 技 术 大 学 学 报 JOU RNAL OF SH ANGH AI UNIVERSIT Y OF ENGINEERING SCIENCE Vol.25No.1M ar.2011 文章编号:1009-444X(2011)01-0049-05 收稿日期:2010-12-23 基金项目:上海市科委重点科技攻关资助项目(0852*******);上海工程技术大学研究生科研创新资助项目(A-0503-10-14)作者简介:孙 晨(1985-),男,在读硕士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:scn_ok@https://www.360docs.net/doc/2c11095873.html, 指导教师:陈凌珊(1966-),女,教授,博士,研究方向为车辆尾气排放与控制.E m ail:b ech enlsh@https://www.360docs.net/doc/2c11095873.html, 气固两相流模型在流场分析中的研究进展 孙 晨,陈凌珊,汤晨旭 (上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620) 摘要:介绍了气固两相流的基本方程、理论模型和研究方法,论述了常用3类模型在流场模拟中的研究进展及应用状况.研究表明,气固两相流模型在工程实践中具有重大的应用价值,并对其研究趋势作出了展望. 关键词:气固两相流;连续介质;颗粒轨道模型;拟流体;数值模拟中图分类号:TK 121 文献标志码:A Study and Development of Gas Solid Two Phase Flow Model in Flow Field Analysis SU N Chen,CH EN Ling shan,TANG Chen x u (College of Automotive Engineering,Sh angh ai University of Engineering Science,Shanghai 201620,Chin a) Abstract :Basic equations,theo retical models and research m ethods o f the g as solid two phase flo w w er e introduced.Recent studies and applications of three com mon m odels in flow field simulatio n w ere dis cussed.A conclusion is draw n that the gas so lid tw o phase flow m odel ow ns g reat value in engineering practice.Then,the trend of researches on gas so lid tw o phase flow model w er e ex pected. Key words :g as solid tw o phase flow ;continuous m edium ;par ticulate tr ajector y mo del;pseudo fluid;numerical simulatio n 纷繁复杂的多相物体流动普遍出现在自然界、日常生活和生产实践中.其中,气体与固体颗粒形成的多相流称为气固两相流,是流体力学与能源、动力、石油、化工等学科交叉的新兴系统科学.随着科技的迅猛发展,人们对两相流在工业应用领域的研究日益重视,如何用气固两相流模型对流场内流体分布及特征进行模拟仿真,已成为两相流问题的研究热点. 近年来,国内外众多专家学者对气固两相流问题进行了大量的研究.其中,气相流动、固相流动、气固相互作用是气固两相流研究的3个主要方面.本文着眼于稠密两相流颗粒运动模拟、气固紊流剪切流场模拟、不同管线及复杂弯管流场模拟、内燃机缸内湍流燃烧分析、旋风分离器和流化床气力输送等当前热门研究领域,结合相关理论与方法,系统地论述了基于欧拉坐标系的连续介质模型、基于

气溶胶灭火系统的特点及应用

气溶胶灭火系统的特点及应用 发布时间: 2007-8-3 浏览次数: 628 次 近年来,“气溶胶”灭火剂在国内被迅速推广,几乎所有的生产厂家都将之喻为“卤代烷”灭火剂的最佳替代物,并且在国家规范中要求使用清洁灭火剂的场所大力推崇。由于没有相关的国家规范,设计、安装一般都是依照厂标及地方标准进行。其适应场所及应用范围在国内一直都有较多争议,本文就此作一些讨论。 一、概述 60年代的前苏联曾使用烟雾型灭火剂扑救地下火灾。80年代末,俄罗斯、美国等开始大量研究此类灭火剂,并应用于一些无人机械舱等部位。90年代初,我国研制出了EBM气溶胶灭火剂,并在全国推广。由于第一代气溶胶产品在喷放时有高温和喷焰缺陷,导致了一些重大事故。经过改进后的新一代气溶胶产品,基本解决了以上缺陷,且工程造价低、安装简便,得以广泛应用。 二、系统组成 气溶胶灭火剂,是由氧化剂、还原剂及粘合物结合成的固体状态含能化学物质,属于烟火型灭火剂。气溶胶灭火系统由气溶胶灭火剂以及相应的贮存和启动装置组成,灭火剂在贮存装置内燃烧反应后直接喷放到防护区,属于无管网灭火系统。气溶胶胶粒具有高分散度、高浓度特点,大部分微粒直径小于1um,可较长时间悬浮在空气中,较易粘附在物体表面。其主要成份有金属盐类、金属氧化物以及水蒸汽、CO2、N2等,碱金属盐(钾盐等)和金属氧化物(K2O等)起主要灭火作用,灭火效率较高。 三、灭火机理 气溶胶的灭火机理主要是化学抑制,也有降温冷却的作用。 1、化学抑制 当燃料(烃类—RH)燃烧时,产生活性游离基H+、O--和OH-,并发生链式反应:

RH + O2 → H+ + 2O-- + R+(可燃物分解,吸热反应) O-- + H+ → OH- 2OH- → H2O + O--(放热反应) 最后一步为强烈的放热反应,放热量远大于第一步可燃物分解的吸热量,同时再次分解出游离O--,使得燃烧得以持续。 在高温燃烧区,气溶胶微粒分解出活性游离基K+,它迅速与H+和OH-发生以下反应: K+ + OH- → KOH KOH + H+ → K+ + H2O 密集的气溶胶微粒提供了较大的表面反应区域,K+不断再生,夺走燃烧链所需的载体OH-和H+,燃烧无法延续。因此,气溶胶的灭火机理是以中断燃烧链为主,与卤代烷的灭火机理基本相同。卤代烷高温下分解出的Br-与上面的K+扮演同样的角色,以1301为例: CF3Br → CF3 + Br-(高温下分解) Br- + RH → R+ + HBr HBr + OH- → H2O + Br- Br-不断再生,迅速夺走燃烧链载体OH-和H+,使得燃烧迅速终止。 2、吸热降温 气溶胶的吸热降温作用也不可忽视,以KHCO3为例: 2KHCO3 → K2CO3+CO2+H2O(吸热分解反应) K2CO3(固相)→ K2CO3(液相)→ K2CO3(气相)(吸热相反应)卤代烷的灭火机理中也有冷却作用,它主要源于灭火剂由液相转化为气相时的物理吸热反应和高温分解反应。 四、灭火效能 全淹没的气溶胶灭火系统可以有效地扑灭A、B类火灾和E类电气火灾,对烃类(RH)物质的灭火效果尤其明显,如石油、柴油、天燃气和木材等。以100M3

气固两相流在燃烧器中的应用

气固两相流在燃烧器中的应用 1、气固两相流的基本理论 不管何种型式的燃烧器,其内流动的本质都是气固两相流动。因而,要改进燃烧器,必须对气固两相流动的规律有深入的理解。 2、气固两相流的基本特点 单相气流中只有气体的存在,但是在锅炉内的气流中都存在一定浓度的固体颗粒,而且各处的固体颗粒浓度存在差异,这就使得炉内的燃料颗粒流动变的相当复杂。一般来说,有以下主要的特点: (1)气体分子分布均匀,而燃料颗粒是分散的、且直径大小不同,为了简便起见,人们通常仅仅考虑一个平均尺寸。 (2)燃烧装置中颗粒浓度一般不大,所以颗粒相一般不能作为连续介质。 (3)颗粒相的惯性较大,气体和颗粒间存在着速度的滑移,因而各自运动规律相互会产生影响。 (4)颗粒之间及颗粒和壁面的碰撞和摩擦可以产生静电效应。在不等温的热流中还存在着热泳现象。 (5)由于颗粒尺寸大小不一,形状也不同,使得每个颗粒都有不同的速度。 (6)在有压力梯度、速度梯度存在的流场中,颗粒经常处于加速或者减速的不稳定状态,颗粒间及与管壁间相互碰撞等都会引起颗粒的高速旋转,产生升力效应。 (7)颗粒的湍流扩散系数和气体不同,因而其横向扩散运动的特点也不一样。小颗粒的扩散速率比大颗粒的扩散速率大。 3、气固两相流的分类 工程中的两相流种类繁多,结构复杂,从空气动力学的特征出发,可以分为稀相两相流和浓相两相流。这是以颗粒在气相中的含量多少来区分的,通常认为稀相两相流中颗粒的浓度不大,使得颗粒的存在对气相运动的影响不大,颗粒相的运动规律基本与相一致,只要把气相和固相运动的相互影响加以修正就可以了。浓相两相流动就是颗粒相浓度增加到一定数值以后,对气相的流动形成了很大影响,这时候用气相流动方程就很难准确的加以描述。一般来说,颗粒的浓度小于lkg/kg空气时,可以认为是稀相两相流,反之就是浓相两相流。 对于浓相气固两相流,气相决定着固相运动,固相对气相的影响也不可以忽略,这种情况称为双向祸合(Two-Way Coupling)。稀相两相流的颗粒相对气相影响很小,可以忽略不计,但是气相场决定这颗粒的轨迹和其他参数的变化,这种情况称为单向祸合(One-Way Coupling)。 4、气固两相流的特性参数 由于气固两相流中增加了颗粒相,流动中存在着一个形状与分布随机可变的相界面。而各个相之间又存在着一个不可忽略的相对速度,导致了流经管道的分相流量比和分相所占的管截面比不相等。因此描述气固两相流的流动特性参数比气体单相的流动特性参数要复杂很多。主要的参数有:两相浓度(各相所占的相对容积,重量等)、空隙度(流体所占的体积与整个两相流体的总体积之比)、两相密度(各相的总重量与总体积的比),比面积(分散颗粒相的表面积与其体积之比)、以及两相粘度、两相比热、两相导热系数和颗粒的松弛时间等。 除此,还有其他的一些参数,如两相流体的密度,颗粒平均尺寸等。 5、工程气固两相流模化实验的原理 气固两相流进行模化时,首先要做到几何相似,其次要使雷诺数相等或者气流达到自模化区,另外,还要做到单值条件相似,即达到流动相似。为了使模型与原型中的两相流动相似,还必须要遵循一定的准则。

气溶胶灭火系统的特点及应用

气溶胶灭火系统的特点及应用 摘要:本文简介了气溶胶灭火系统的组成、灭火机理和灭火效能,结合工程实例,讨论了气溶胶灭火剂的适应场所和范围,提出了气溶胶应用的发展方向。 关键词:气溶胶灭火机理应用 近年来,“气溶胶”灭火剂在国内被迅速推广,几乎所有的生产厂家都将之喻为“卤代烷”灭火剂的最佳替代物,并且在国家规范中要求使用清洁灭火剂的场所大力推崇。由于没有相关的国家规范,设计、安装一般都是依照厂标及地方标准进行。其适应场所及应用范围在国内一直都有较多争议,本文就此作一些讨论。 一、概述 60年代的前苏联曾使用烟雾型灭火剂扑救地下火灾。80年代末,俄罗斯、美国等开始大量研究此类灭火剂,并应用于一些无人机械舱等部位。90年代初,我国研制出了EBM气溶胶灭火剂,并在全国推广。由于第一代气溶胶产品在喷放时有高温和喷焰缺陷,导致了一些重大事故。经过改进后的新一代气溶胶产品,基本解决了以上缺陷,且工程造价低、安装简便,得以广泛应用。 二、系统组成 气溶胶灭火剂,是由氧化剂、还原剂及粘合物结合成的固体状态含能化学物质,属于烟火型灭火剂。气溶胶灭火系统由气溶胶灭火剂以及相应的贮存和启动装置组成,灭火剂在贮存装置内燃烧反应后直接喷

放到防护区,属于无管网灭火系统。气溶胶胶粒具有高分散度、高浓度特点,大部分微粒直径小于1um,可较长时间悬浮在空气中,较易粘附在物体表面。其主要成份有金属盐类、金属氧化物以及水蒸汽、CO2、N2等,碱金属盐(钾盐等)和金属氧化物(K2O等)起主要灭火作用,灭火效率较高。 三、灭火机理 气溶胶的灭火机理主要是化学抑制,也有降温冷却的作用。 1、化学抑制 当燃料(烃类—RH)燃烧时,产生活性游离基H+、O--和OH-,并发生链式反应: RH+O2→H++2O--+R+(可燃物分解,吸热反应) O--+H+→OH- 2OH-→H2O+O--(放热反应) 最后一步为强烈的放热反应,放热量远大于第一步可燃物分解的吸热量,同时再次分解出游离O--,使得燃烧得以持续。 在高温燃烧区,气溶胶微粒分解出活性游离基K+,它迅速与H+和OH-发生以下反应: K++OH-→KOH KOH+H+→K++H2O 密集的气溶胶微粒提供了较大的表面反应区域,K+不断再生,夺走燃烧链所需的载体OH-和H+,燃烧无法延续。因此,气溶胶的灭火机理

气动马达特性及工作原理

气动马达特性及工作原理 气动马达特性: 1、使用压缩空气为动力,安全防爆,不产生静电、火花。 2、可以无级调速,马达的转速通过供气的压力,流量调节。 3、无超载危险,马达负载过大,不会对马达本身产生损毁,本体温度也不会上升。 4、可以长时间满载连续工作。 5、双向旋转,可实现正逆转功能 6、操作方便,维护检修简单 工作流体:压缩空气 使用压力: 6 kg /cm2 (85 PSI) 最大使用压力:8 kg /cm2 (115 PSI) 环境适温度:-10 ~ +120C 国内品牌有德斯威 气动马达是一种作连续旋转运动的气动执行元件,是一种把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置,其作用相当于电动机或液压马达,它输出转矩,驱动执行机构作旋转运动。在气压传动中使用广泛的是叶片式、活塞式和齿轮式气动马达。可广泛应用于小型搅拌输料系统,200L以内非常合适。

※活塞式气动马达的工作原理 主要由:马达壳体、连杆、曲轴、活塞、气缸、配气阀等组成。压缩空气进入配气阀芯使其转动,同时借配气阀芯转动,将压缩空气依次分别送入周围各气缸中,由于气缸内压缩空气的膨胀,从而推动活塞连杆和曲轴转动,当活塞被推至“下死点”时,配气阀芯同进也转至第一排气位置。经膨胀后的气体即自行从气缸经过阀的排气孔道直接排出。同时活塞缸内的剩余气体全部自配气阀芯分配阀的排气孔道排出,经过这样往复循环作用,就能使曲轴不断旋转。其功主要来自于气体膨胀功。 Piston pneumatic motor principle of work Mainly consists of: motor shell, connecting rod, crankshaft, piston and cylinder, valve, etc. Compressed air into the air with its core, with rotation by air, will be the core of compressed air into the surrounding air cylinder respectively, due to the expansion of compressed air in cylinder, so as to promote the piston and crankshaft connecting, when the piston is pushed down dead spots ", with the core with air exhaust to first place. The expansion of the gas automatically from the exhaust duct cylinder valve directly after discharge. While the residual gas piston cylinder valve core with all the vent duct, corundum, through such reciprocating cycle can make the crankshaft constantly rotating. Its function mainly comes from the gas expanding power. ※叶片式气动马达的工作原理 如图所示是双向叶片式气动马达的工作原理。压缩空气由A孔输入,小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部(图中未表示),将叶片推出,使叶片贴紧在定子内壁上,大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片上。由

基于Mixture模型的叶片式抛送装置内气固两相流模拟

第29卷第22期农业工程学报 V ol.29 No.22 50 2013年11月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2013 基于Mixture模型的叶片式抛送装置内气固两相流模拟 翟之平1,杨忠义2,高博1,李健啸1 (1. 内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特市 010051;2. 内蒙古工业大学教务处,呼和浩特市 010051) 摘要:为了揭示叶片式抛送装置抛送物料时内部气流和物料复杂的流动特性以优化设计和指导运用,应用计算流体力学软件Fluent中的Mixture多相流模型、标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对抛送装置内气固两相流动进行了数值模拟,并将计算结果与抛送装置内物料运动的高速摄像试验结果进行了比较,物料速度的模拟值和高速摄像实测值基本吻合。在分析了物料运动规律基础上,对其叶片数、进料速度以及物料体积浓度的不同变化作了对比模拟。研究结果表明:数值模型可预测叶片式抛送装置的输送性能以及最佳喂入量;4叶片较3和5叶片更有利于抛送;进料速度对物料在叶轮区的体积分布规律影响较大,在最佳喂入量范围内,进料速度越大,出口处物料浓度越大,抛离速度也越大,装置输送性能越好;超过此范围时,随进料速度增大,进料口处物料浓度增大而出口处物料浓度减小,装置极易堵塞;进料口物料体积浓度的变化只影响抛送叶轮内以及圆形外壳出口区域的物料体积浓度,而对其物料速度分布规律及速度大小影响不大。该研究可为叶片式抛送装置工作参数优化提供参考。 关键词:数值模拟,叶片,抛送装置,气固两相流,Mixture模型 doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.22.006 中图分类号:TH232 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2013)-22-0050-09 翟之平,杨忠义,高 博,等. 基于Mixture模型的叶片式抛送装置内气固两相流模拟[J]. 农业工程学报,2013,29(22):50-58. Zhai Zhiping, Yang Zhongyi, Gao Bo, et al. Simulation of solid-gas two-phase flow in an impeller blower based on Mixture model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(22): 50-58. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 叶片式抛送装置依靠高速旋转叶片产生的机械离心力和高速气流的综合作用抛送物料。为了揭示抛送装置内气流对抛送物料的影响,Dennis等首次使用计算流体力学软件Fluent6.1模拟了Dion1224牵引式牧草收获机流经叶片式抛送装置的气流流场[1]。王学农等[2]应用计算流体力学技术对抛送式秸秆粉碎还田机风场进行了模拟研究。翟之平等[3]使用Fluent6.3对9R-40型揉碎机工作过程中其叶片式抛送装置的气流流场进行了数值模拟,并对该装置的叶片数、叶片倾角以及圆弧外壳出口处的圆弧半径等结构参数进行了优化。以上这些模拟研究均得到了叶片式抛送装置内气流流场的特征,为预测物料流的运动提供了可视化依据。但只针对单相气流场,没有考虑物料流的存在,其预测结论存在误差。翟之平[4]还曾对不同工况下叶片式抛送装置的气流流场进行了数值计算,并利用高速 收稿日期:2012-12-17 修订日期:2013-10-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51165025) 作者简介:翟之平(1966-),女,河北邢台人,副教授,高级工程师,博士,主要从事农牧业机械设计及理论研究。呼和浩特市内蒙古工业大学机械学院,010051。Email:ngdzhaizhiping@https://www.360docs.net/doc/2c11095873.html, 摄像技术对物料的运动进行了研究。但由于高速摄像试验是从抛送装置外部观察物料的运动,无法完全了解装置内物料与气流两相混合流的运动规律及其相互作用。 由于抛送叶轮和抛送外壳之间的动静干涉作用以及气流与所抛送物料的相互影响,叶片式抛送装置工作时内部物料与气流的运动情况非常复杂,对其进行实验观察又较为困难,故随着计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的发展,数值模拟已成为研究此类问题的重要手段。目前模拟气固两相流时,CFD软件中常用的方法主要是欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)方法和欧拉-欧拉(Euler-Euler)方法,其中Euler-Euler方法包括VOF、Mixture和Eulerian 3种模型。Euler-Lagrange方法适合于固体体积分数小于10%的气固两相流动;Euler-Euler方法中VOF模型适合于分层或自由表面流,Mixture模型和Eulerian模型适合于流动中有物料和气流混合或分离,或者物料体积分数超过10%的情况,而且Mixture模型在物料有宽广的分布以及气流与物料间曳力规律不明确情况下具有更好的模拟效果[5-10]。 为此,本文采用Fluent计算软件提供的Mixture

气固两相流

计算流体课程大作业 目录 一、题目 (3) 二、物理现象分析和数学模型 (4) 三、GAMBIT操作过程 (5) 四、Fluent计算过程 (9) 五、计算结果的处理 (16) 六、网格独立性检验 (19)

一、题目 8、气固两相流(4) 1)题目说明 图中未标注单位mm 。 喷嘴长度100mm ,喷嘴直径50mm , 空气:进口流速分别为10m/s 和50m/s ,物性取默认值 水滴:进口颗粒速度5m/s ,颗粒粒径为60μm ,颗粒浓度0.2。 温度20°C ,不考虑换热 2)具体计算要求(前面列出的要求,这里不在列举): 网格取为四面体网格 网格独立性检验 使用Euler 模型(Mixture 模型或Euler 模型任选其一)计算,系统内气固两相流。要求展示流场(云图和矢量图)、颗粒浓度分布 500 1000 200 500 300

二、物理现象分析和数学模型 1、对实际问题作必要的简化,建立起相应的物理模型 本题为三维管内气固两相流,欲用数值方法得出其中的流动情况时,可作以下简化处理: (1)气体物性为常数;水滴:颗粒粒径为60μm ,颗粒浓度0.2。 (2)υ vl R g = ,m l 1.0= , 5 105.1-*=υ ,已知空气v=1 水滴v=5m/s 时 ,2000>>g R 所以流动为湍流; (3)不考虑换热; (4)不考虑重力; (5)气体流速不高,压强不变,所以视空气为不可压缩流体。 通过这些假设,就把这一问题简化成为一个三维,稳态,常物性,无内热源的湍流流动问题,这就是所研究问题的物理模型。 2、对所研究的物理模型建立起相应的数学描述。 连续性方程: 0=??+??+??z w y v x u 动量方程: ()()()x f z u y u x u v x p z uw y uv x uu t u +???? ????+??+??+??-=??+??+??+??2222221ρ ()()()y f z v y v x v v x p z vw y vv x vu t v +???? ????+??+??+??-=??+??+??+??2222221ρ ()()()z f z w y w x w v x p z ww y wv x wu t w +??? ? ????+??+??+??-=??+??+??+??2222221ρ 初始条件:空气:进口流速分别为10m/s 和50m/s 水滴:进口颗粒速度5m/s

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