气力输送系统流动特性CFD模拟分析

气力输送系统流动特性CFD模拟分析

摘要

管道气力输送是方兴未艾的新学科和边缘学科,它是利用有压气体作为载体在密闭的管道中达到运送散料或成型物品。粉体的气力输送是利用气体为载体, 在管道或容器中输送粉体物料的一种方法, 在气力输送中, 混合介质是气体和粉粒体, 一般使用的气体是空气, 当要求输送的物料不能被氧化时, 使用氮气或惰性气体, 因而属于气固两相流。

本课题采用以实验为主，以理论分析和数值模拟为辅的方法，系统研究T 型分支管道气固两相流输送系统中，整体升扬管道高度对管道内流体变化的流动特性的影响。后来为了模型更接近实际，本文绘制的T管道模型接近实验管道，主要是模拟分支管道内部流体情况，模拟输送过程中的一种情况并与实验结果对比。本文主要对气固两相流管网输送的产生历史、国内外发展状况、基本原理和应用等内容进行了较详细的介绍，同时对本课题的研究意义及前景进行详细论述。在水平T型分支管道中，用压缩空气作为输送介质，在保持气体流量分别为60 m3/h和0.22 Mpa，分别改变发送压力和流量，对流体流动特性的变化情况进行分析和研究。

关键词：气固两相流；管网分流；压降；流体流动特性

Abstract

Pneumatic conveying pipe is a new discipline's burgeoning and the edge discipline, it is used as a carrier gas pressure in the closed pipeline to transport bulk or molding items. Powder pneumatic conveying is the use of gas as the carrier, in a pipe or container conveying of powder material is a kind of method, in the pneumatic conveying, mixed medium is gas and powder granule, the general use of the gas is air, when the materials request can't be oxidation, using nitrogen gas or inert gas, which belongs to the gas-solid two phase flow.

This topic based on the experiment is given priority to, with theoretical analysis and numerical simulation is complementary method, system research T branch pipe gas-solid two phase flow conveying system, the overall rally in pipe height changes the flow characteristic of fluid inside the pipeline. In this paper, the main of gas-solid two phase flow pipeline transportation history, development situation at home and abroad, the basic principle and application, etc was introduced in detail, at the same time, research significance and the prospect of this project are discussed in details. In the level of T branch pipe, using compressed air as medium, in keeping the gas flow is 60 m3 / h and 0.22 Mpa, respectively, respectively send pressure and flow change, the changes in the characteristics of the fluid flow analysis and research.

Keywords：Gas-solid two-phase flows；Pipe network system；pressure drop;

Resistance characteristic

1绪论

管道气力输送是方兴未艾的新学科和边缘学科,它是利用有压缩气体作为载体在密闭的管道中达到运送散料或成型物品。这种管道技术对我国来说也是一门年轻而极具有光广阔营运前景的有待研究开发和应用的技术。直到现在, 不管是在理论方面还是在实际应用方面, 许多问题远未得得到很好地解决。粉体的气力输送是利用气体为载体, 在管道或容器中输送粉体物料的一种方法, 在气力输送中, 混合介质是气体和粉粒体, 一般使用的气体是空气, 当要求输送的物料不能被氧化时, 使用氮气或惰性气体, 因而属于气固两相流。

1.1 课题的研究背景

气力输送因具有成本低、效率高、污染少、操作危险小、管网布置灵活、生产率高，结构简单，可升可降，操作方便，长距离输送不受地域影响的特点，而且在输送过程中可以汇合、分流、混合、粉碎、分级、干燥、冷却除尘、化学反应等工艺操作，过程封闭既保证物品不受潮、污损或混入异物，又能满足环境保护的要求等优点，已成为普遍适用的利用有压管流输送粉粒状物体的新兴的输送技术。气力输送技术发展至今已有100多年的历史, 在化工、发电、制药、食品、机械制造、饲料、建筑、冶金等领域广泛应用[i]。

气力输送技术己有一百多年的发展历史。早在1810年Uedhu-rst就提出了邮件气力输送方案,1824年Vallanse最先建立了气力输送实验装置。1853年欧洲出现第一个气力输送装置, 但由于当时科学技术和工艺水平的限制, 气力输送技术在较长的时间内没能得到广泛的应用。只局限于某些大码头上的装卸。1924年Gasterstaedt研究过气固悬浮体管内流动。但是许多经验和研究成果分布在各个部门, 交流不多。有意识的总结归纳所遇到的各种现象, 用气固两相流的统一观点系统地分析和研究, 则是1940年后才开始。两相流(two-phase flow)的名词在1949年才见诸文献。五十年代以后论文数量显著增加, 内容包括两项流边界层、流态