弯管内气固流动特性的实验研究

论文摘要

浓淡煤粉燃烧是一种能够同时实现锅炉的低NOx排放和低负荷稳燃的新型燃烧技术。在燃烧器前加装煤粉浓缩器是目前浓淡煤粉燃烧技术中应用最普遍、最简单的方法。在锅炉一次风管道中,燃烧器前通常布置有弯头。而弯头的存在势必会影响一次风管道中的煤粉气流分布,进而影响浓缩器的性能。为了充分了解弯头对细粒子的分离浓缩作用,本文以体积平均粒径29.1μm的玻璃微珠为物料,以弯曲比为1.5的弯头为研究对象,对弯头及其出口下游的气固两相流动特性进行了实验研究。采用PDA测试系统对水平转垂直向上圆截面弯头后不同位置处的颗粒浓度分布和主流方向速度分布进行了全截面测量,获得了弯头出口后流场恢复均匀的临界位置;对比了不同载荷对弯头出口后弯曲截面内浓度和速度分布的影响,实验结果表明,随着载荷的增加弯头的浓缩作用增强,同时外壁面处高浓度区域内的颗粒速度降低。采用煤粉在线监测仪分别测量了相同参数下垂直向上转水平圆截面弯头和水平向上转垂直圆截面弯头出口后的颗粒浓度分布特性,结果表明,由于重力作用方式的不同,颗粒在垂直转水平弯头后的水平段内二次流更强烈,颗粒高浓度区扩散更快。对比了PDA系统与煤粉在线监测仪在相同实验条件下的浓度测量结果,分析了二者浓度测量值存在较大差异的原因,但二者测量结果趋势相同,认为两种仪器均能从定性上正确反应气固两相流场的客观规律。采用PDA测试系统对垂直向上转水平矩形截面弯头内及出口下游典型截面上的气固两相流场进行了详细测量,分析了矩形截面弯头的气固分离性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 弯管内气固两相流动的实验研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 气固两相流动测试技术
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 实验装置及测量系统
• 2.1 实验装置
• 2.1.1 实验台介绍
• 2.1.2 实验物料
• 2.1.3 实验系统标定
• 2.2 PDA 测试系统
• 2.2.1 系统简介
• 2.2.2 测量原理
• 2.2.3 测量精度及误差分析
• 2.3 光学波动法测量系统
• 2.3.1 光学波动法原理简介
• 2.3.2 煤粉在线监测仪介绍
• 2.4 本章小结
• 第3章 水平转垂直向上弯头后垂直管内气固流动的实验研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验系统介绍
• 3.1.2 实验参数及测量方法
• 3.1.3 入口均匀性分析
• 3.2 PDA 实验研究
• 3.2.1 主流方向速度
• 3.2.2 全截面浓度分布
• 3.2.3 载荷对弯曲截面内流动参数的影响
• 3.3 光学波动法实验研究
• 3.4 两种测量仪器的对比分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 垂直向上转水平弯管内气固流动的实验研究
• 4.1 圆截面弯头后的颗粒浓度分布特性实验研究
• 4.1.1 实验系统介绍
• 4.1.2 实验参数及测量方法
• 4.1.3 入口均匀性测量结果
• 4.1.4 实验结果与分析
• 4.1.5 与水平转垂直弯头的对比分析
• 4.2 矩形截面弯头内及出口下游气固流动的实验研究
• 4.2.1 实验系统及测量方法
• 4.2.2 弯头入口均匀性分析
• 4.2.3 弯曲平面内的分离特性
• 4.2.4 弯头出口后不同位置矩形截面内的流动特性
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢