水煤浆流经局部管件阻力特性的研究

在水煤浆综合输送试验台上研究了水煤浆流经渐缩管、突缩管以及90°水平弯管的局部阻力特性,分析了渐缩角、管径比以及弯径比对上述局部管件阻力损失的影响。结果表明,增加渐缩角使得渐缩管的局部阻力损失减少;较小的管径比变化对突缩管的局部阻力损失没有较大影响;存在一个最佳弯径比,使得水平弯管的局部阻力损失最小。随着雷诺数的增加,渐缩管、突缩管以及水平弯管的阻力系数先迅速下降然后逐渐趋于稳定,而渐缩管当量长度与管径的比值Le/D逐渐下降然后趋于稳定;突缩管的Le/D先下降再增加,对于弯管的Le/D则成线性增加。     

相对粗糙度和雷诺数对90°弯管局部阻力系数的影响

工程水力计算中的弯管局部阻力系数多为经验值,取值因来源不同而相差数倍,直接影响水力损失计算精度和工程造价.以90°圆弧弯管为研究对象构建模型,采用不同粗糙度钢管试验验证了三种k-ε紊流模型的正确性,在工程常用雷诺数范围3.2 ×104≤Re≤3.2×107和相对粗糙度范围0≤Δ/D≤0.002,模拟计算了不同相对粗糙度和雷诺数组合下的200余种工况的局部阻力系数.结果发现局部阻力系数与沿程阻力系数有类似的分区特征,存在光滑区、过渡区和粗糙区.在光滑区,局部阻力系数与雷诺数呈幂函数递减;在过渡区,局部阻力系数与雷诺数和相对粗糙度均有关;在粗糙区,局部阻力系数与相对粗糙度正相关,与雷诺数无关.局部阻力的影响长度在光滑管内随雷诺数增大呈非线性递增,在光滑管以外,随雷诺数的增大先递减然后趋于稳定,与相对粗糙度呈负相关.局部阻力系数与沿程阻力系数之间有一定函数关系,函数系数的变化仅与相对粗糙度有关.研究结果可为弯管局部损失的估算提供参考.     

U形管结构参数对外压失稳临界压力的影响

利用ANSYS有限元分析软件提供的特征值屈曲分析技术,针对不同圆度偏差及弯管半径的U形管弯管段,进行了外压失稳临界压力的计算。从计算结果可知,在相同弯管半径条件下,U形管弯管段的外压失稳临界压力随管子圆度偏差的增大,外压失稳临界压力将先增大后减小。随着U形管弯管半径的增加,外压失稳临界压力的临界值会不断减小。在相同弯管半径及圆度偏差相等的条件下,U形管壁厚的减薄量对临界失稳压力值的影响更大。     

水煤浆流变理论及管内流动阻力特性的研究

通过对水煤浆流变理论的研究，得出了影响水煤浆流变性最主要的因素是水煤浆浓度、温度和添加剂含量，并经实验得出了这些因素的影响规律。采用旋转粘度计法和工程管道阻力法能够确定水煤浆的流变特性，由实验可知，在水煤浆流变特性已知的条件下，根据流体流动理论可以计算出水煤浆在管内的流动阻力，便于在工程实际中推广应用。图５表２参７     

一种确定水煤浆流变模型中临界剪切速率的新方法

水煤浆是一种高粘性、不透明的液固分散悬浮液,表现出非牛顿特性,其流变特性十分复杂.在低剪切速率下,时水煤浆粘度测量发现剪切速率与剪切应力关系曲线的变化趋势突变.根据Herschel-Bulkley模型,运用一种新方法确定水煤浆的临界剪切速率,结合旋转粘度计法和管流法在广范围剪切速率下得出水煤浆的真实流变方程.     

污泥水焦浆管道输送的壁面滑移和减阻特性

在小型浆体输送试验装置上系统地研究了污泥水焦浆的流变特性、滑移速度和阻力特性。采用Tikhonov正则化方法确定了水焦浆的真实流变特性和壁面滑移速度,研究了污泥添加量对水焦浆真实流变特性、壁面滑移效应、阻力特性和滑移减阻特性的影响。结果表明:水焦浆为胀塑性流体;向水焦浆中添加5%的污泥,浆体的剪切增稠特性减弱;污泥添加量达到10%时,水焦浆随剪切速率增大由胀塑性流体向假塑性流体转变。水焦浆的滑移速度随剪切速率呈加速增长趋势;污泥水焦浆的滑移速度随剪切速率呈减速增长趋势。水焦浆管道流动的阻力系数较大,污泥水焦浆的阻力系数显著降低。水焦浆的滑移减阻率随流速增大而增大,污泥水焦浆的滑移减阻率随流速增大而减小。     

主蒸汽管道弯管的金属监督

薄壳理论模型显示,弯管内弧位置有最大应力,但实际上弯制导致弯管外弧减薄,加之不圆度的存在,进一步加大了弯管外弧部位的应力集中.运行中的弯管受到管道内压与外载弯矩的共同作用,其不圆度既可能减小,也可能增大或不变,"复圆"不能视作弯管蠕变损伤发展的唯一趋势.已有的试验数据证明,弯管的材质老化速度并不比直管快.因此,不能认为弯管具有管道材质老化的典型意义而轻视对直管段的组织检验.     

一种气固两相流中弯管抗磨方法的数值试验研究

该文介绍一种在气固两相流中的弯管抗磨技术肋条弯管.在这种弯管中,具有一定截面几何形状(方形或矩形)的肋条按一定间距分布在直角弯管内20°～80°的外侧壁上.文中运用数值试验的方法对该项技术进行了研究.数值试验分两步进行,先对气流场采用欧拉法进行数值模拟,再用拉格郎日法对颗粒进行跟踪.计算中对颗粒碰撞壁面的速度和角度进行了统计,从根本上揭示了肋条弯管比光滑弯管抗磨的原因.计算结果表明,在相同条件下,肋条弯管的磨损率只是普通弯管的1/3,与实际数据相吻合.该项研究为生产实践中弯管易磨损的难题提供了较有价值的参考.     

石子煤气力输送系统阻力特性研究

通过搭建石子煤气力输送系统中试试验台,研究了纯通风条件下,输送系统管路上的静压和气流速度分布特征,得到了纯通风条件下输送系统的沿程阻力系数和局部阻力系数;进一步探讨了筛分后不同粒径石子煤颗粒的沿程阻力和局部阻力特性,并对未经筛分的石子煤原料进行了阻力特性研究。结果表明:该系统可成功输送电厂磨煤机排放的石子煤颗粒;随石子煤粒径增大,沿程阻力系数和局部阻力系数有所增加;随石子煤质量浓度增加,各粒径石子煤的沿程阻力系数和局部阻力系数均呈上升趋势;混合粒径石子煤颗粒的斜坡段阻力系数稍高于直管段摩擦阻力系数,局部阻力系数则远高于前二者。     

小半径弯管压缩弯曲塑性形变机理分析

文中分析了小半径中频弯管符合塑性大变形条件的机理,建立了压缩弯曲小半径弯管的形变模型。并用数值分析方法对应力应变分布和受力条件进行了分析和计算。为小半径中频弯管机床研制和弯管加工提供了科学依据。     

气化炉洗涤冷却室内气液两相湍流流动特性的数值模拟

建立分别描述气相和液相湍流的两相湍流欧拉-欧拉双流体模型,模拟新型水煤浆气化炉洗涤冷却室内气体穿越液池过程中的气液两相流动特性。通过与试验结果的对比,表明该模型能对气化炉洗涤冷却室内的气液流动进行较好的预测。研究发现,气体在反折向上流动过程中,在冷却管外壁面聚集并主要沿冷却管边缘上升,且具有较大的上升速度;气液湍动能主要发生在冷却管出口及冷却管外壁面附近;洗涤冷却室内分隔板的存在促进了气体的扩散,使气相在液池内的分布更广,能有效抑制液面的波动,有利于装置的稳定运行。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。     

壁面滑移条件下水煤浆的流动阻力和减阻特性

在中试规模的浆体输送装置上进行水煤浆直管流动阻力试验,在壁面滑移特性和流变特性分析的基础上,将水煤浆管内流动划分为3种形态,并重点研究了浓度、温度、煤粉粒径、管径和流动形态对流动阻力特性和减阻特性的影响。结果表明:当各因素变化时,流动阻力的变化通过改变流变特性和壁面流动条件实现;各因素对摩擦阻力系数和减阻率的影响规律取决于浆体所处的流动形态;在同一流动形态范围内,不同的浓度、温度、煤粉粒径或管径下,滑移减阻率随流速的变化规律具有相似性。     

气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程数值研究

采用流体体积双流体模型对德士古水煤浆气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程进行数值研究,并建立了水蒸气在气相主体中的组分传输模型。数值预测的下降管内温度分布规律与实验结果吻合较好。据此探讨了相变对下降管内液膜流动形态的影响以及流动对水蒸气分布的影响,研究结果表明,相变对液膜形态有显著影响;气体对水蒸气的携带作用使得下降管内水蒸气沿高度方向上呈大梯度分布,出口处水蒸气浓度最高,下降管内存在气体带液的现象。     

管道滞留气团运动特性PIV实验与数值模拟

为研究有压输水管道水流速度和局部高点的管道角度等因素对局部高点滞留气团运动特性的影响,搭建有压管道局部高点滞流气团实验平台,通过激光粒子测速系统（PIV）对局部高点处的流速进行测量;结合RSM湍流模型结合VOF多相流模型,构建局部高点气-液两相流体动力学模型进行数值模拟,分析管内流速、局部高点角度和气团体积对有压管道排气性能的影响。研究结果表明,随着水流速度增大,局部高点滞留气团呈现三种状态,即无气泡产生、气团产生气泡且部分被排出、气团一次性被排出;在其他条件相同时,若气体大于一定体积,一次性将气体携带出局部高点所需的水流速度增幅将减缓;局部高点角度越大,一次性将气体携带出局部高点所需的水流速度越大。     

具有弯道的竖井式出水口水流均匀性研究

竖井式出水口水流受弯道段和竖直段影响,竖井周边各分流孔出流不易调整均匀,同时分流孔底板附近易出现反向流速。本文在数学模型得到试验验证的基础上,采用RNG k-ε紊流模型,对具有弯道的竖井式出水口流动特性进行三维数值模拟,分析了弯道段体型和竖直段长度对出流均匀性的影响。计算结果表明,渐缩弯道与等直径弯道比较,当竖直段长度均为2D(D为竖直段直径)时,渐缩弯道的竖井式出水口各分流孔出流较均匀;若采用等直径弯道,对应竖直段的长度增加6D~8D时,其出流均匀程度与渐缩弯道的相当。研究成果对抽水蓄能电站竖井式进/出水口的设计具有指导意义。     

不同配比生物质粉与煤粉混合物的高压密相气力输送压降实验研究

在自主研发的高压密相气力输送实验台上进行不同配比的生物质粉与煤粉混合物的输送实验,对比分析输送不同物料时,直管和弯头等管段的阻力特性,研究结果表明生物质粉与煤粉混合物在此系统上可以稳定、可控输送。在固气体积比μv相差不大的情况下,直管和弯管的压降随着表观气速的增加而增大;表观气速相同时,粉体中煤粉配额增大,各管段压降随之增大。此外,根据Barth附加压力损失理论,运用量纲分析法,考虑气体与粉体密度以及输送几何条件等对压降的影响,得到了各管段的压降回归公式,此公式有较好的预测效果。     

垃圾焚烧电厂烟气脱酸数值模拟及实验研究

根据垃圾烟气脱酸系统优化的需要,使用计算流体力学的方法建立了垃圾焚烧电厂喷雾干燥脱酸系统的数值计算模型,通过联合求解烟气动量、能量、湍流和组分方程,浆滴运动方程,浆滴蒸发和脱酸模型,得到了脱硫效率和脱氯效率模型。利用该模型计算得出了脱硫率和脱氯率随入口污染物浓度、烟气流速、石灰浆浓度、化学计量比的变化曲线,以及沿反应塔高度的变化曲线,并与实验结果进行了对比。结果表明：该模型能够预测脱硫率和脱氯率随各参数的变化趋势,且计算值与实验值吻合较好,模型误差在5%以内。该模型为垃圾烟气脱酸系统的参数调整提供了参考。