离散单元法数值研究水平管中密相栓流气力输送

在对密相栓流气力输送过程中气固两相运动的特点和气固两相流的数值模拟方法进行分析的基础上,将广泛应用于岩土力学中的离散单元法引入以模拟多个颗粒之间长时间的相互作用,同时考虑颗粒与流体间的相互作用(双向耦合),建立了密相栓流气力输送过程中两相流的数学模型.对多个栓的密相栓流气力输送过程进行数值模拟,结果再现了栓的滑落、形成和运动过程,与实验观察到的现象基本一致,预示离散单元法在密相气固两相流数值模拟研究中具有广阔的应用前景,为密相栓流气力输送的进一步研究提供了基础.     

改善长距离密相栓流气力输送工况的措施

随着生产规模的扩大 ,对于输送距离长、提升高度高的工艺要求 ,密相栓流气力输送技术显示出其输送能力不足的一面。在输送途中的合适位置加设补气助推器与压力控制单元 ,以此为界 ,使物料在前段保持脉冲栓流形态输送 ,在后段则以流态化输送。这一改善工况的措施已获成功 ,使密相栓流气力输送能适应于长距离输送的工艺要求 ,扩大了使用范围。     

脉冲料栓式密相气力输送系统研究

介绍了脉冲料栓式密相气力输送系统输送装置和输送原理，分析了料栓在输送过程中的流动行为以及栓压与栓长栓速之间的关系，分析了料气速度比及压损公式，为设计和使用脉冲料栓式密相气力输送系统提供参考。     

常用切片气力输送装置简介

常用切片气力输送装置简介１几种常用的切片气力输送装置１．１脉冲输送装置（图１）切片脉冲输送装置属于静压栓流气力输送，输送速度较低，而且输送距离又能满足切片输送的要求，性能比较稳定。该系统利用压缩空气为气源，能耗低，操作简便。图１脉冲式栓流气力输送装置...     

并联双发送罐式密相气力输送技术

采用并联双发送罐式密相栓流气力输送技术,使单发送罐式密相栓流气力输送设备,经并联组合后在输送形式上近似于连续输送。从而实现改善输送物料的破碎程度,提高物料输送量。     

聚烯烃类粒料气力输送槽车的开发

聚烯烃类产品的散装化运输具有显著的经济效益。通过对高密度聚乙烯（HDPE）粒料进行的正压密相栓流气力输送实验研究，获得了输送这种物料的压力降和固气比计算式，进而研制出罐体容积50m^2，不平输送距离70m、垂直输送高度30m、输送量15t/h、物料卸余率低于0.3%的HDPE粒料气力输送槽车。这种国产化槽车的开发成功，填补了国内空白，并巳在燕山石化公司得到应用。     

气力输送的供料装置(续完)

7　低速及栓流输送装置气力输送技术的重要发展是低速栓流输送装置的出现 ,这类装置解决了以往有些物料难以输送的问题 ,虽然它们基本上属于高压供料装置范畴 ,但都各自具有特殊的附加设备 ,用于得到要求的料—气流动形态。这些装置共同的基本特点是低速和高料气比(即高浓度 )     

散料料性及其气力输送流动模式

在气力输送中，散料在管道内的流动模式完全取决其料性。针对通常观察到的三种流动模式在输送性能上的显著差异，根据实验结果和理论分析，提出了细料与粗粒料间的分界线为dpρb=0．1206，低速栓流与纯稀相间的分界线为ρb=1000kg／m^3（除珍珠岩、燃灰渣等粒径尺寸分布宽的散料外），并建立了新的散料流动模式分类图。     

槽车脉冲气力输送

利用槽车对粉粒料（如ＰＴＡ、ＰＥＴ）的输送在工业上已广泛采用，与袋装输送相比，它节能、不易破碎，降低成本，应进一步推广应用。而如何将槽车中的粉粒料输送至中间贮仓或上料仓，也是一个值得探讨的课题，文中介绍的采用栓流、密相的脉冲输送技术代替原先的高、低压输送的基本原理和方法，并将该技术应用槽车卸料输送同样可获得满意的效果。     

气力输送流动模式的预测

确定细粉料密相气力输送能力通常要比确定其稀相输送的更难,有望在一开始就能正确评估粉料是采用密相还是稀相输送,只需利用某种形式的预测准则而不必对该粉料进行气力输送试验。早就认识到有两类宽范畴的密相流能有效用于气力输送系统,其一主要是显示高度透气性颗粒料的密相输送（栓流）,其二是主要基于细粉流态化本质的流动（流态化密相流）。颗粒料密相流本质上是被空气间隙分隔的满管径物料输送,细粉料密相流则是物料通常被分成两层流动,即在管底流动的密相层和在上层流动的稀相层。不同的气力输送分类图采用了各种各样的粒子和散料参数,力图精确预测散料密相输送的潜力,这些图中采用的参数包括了从粒径大小、粒子密度、堆积密度等基本粒子性能到基于流态化和去气行为等较复杂的空气—粒子性能。不同的研究者用于确定按流动模式预测的不同粒子和堆积参数间关系的方法很不相同,对照已知的散料“流动模式”能力,描述了每位研究者的方法,并对他们的流动模式预测特性做出评价。当需要流体（或气体）的性能（密度、黏度、温度）时,与空气有关的数值采用在标准大气压条件下的。     

Horizontal slug flow pneumatic conveying: Numerical simulation and analysis of a thin slice approximation

Slug flow horizontal pneumatic conveying of granular materials is a complex phenomenon, involving many interacting properties. Investigating internal properties such as bulk density and bulk material stress, particularly via experiment, is limited by practical considerations. A combined 3D DEM + 2D CFD algorithm is introduced as a complementary means of investigating such properties. Important aspects of the simulation work include the extraction of bulk density, bulk material stress, stress transmission ratio and boundary stress data as functions of time and position in one and two dimensions. Such data is presented and analysed in the context of existing assumptions and a resulting one-dimensional model for bulk material stress within a slug.     

下倾管中段塞流液塞长度波动的非线性分析

利用非线性分析技术中的分形理论在较宽的流速范围内对下倾管中空气-水段塞流的液塞长度波动特性进行了研究.结果表明,下倾管中段塞流的液塞长度符合对数正态分布,其波动是对初始条件敏感的混沌振荡,且具有持久性.通过对不同液相折算速度下的液塞长度波动特性的分析发现,液相折算速度较大时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度增加;而液相折算速度较小时,随着混合速度的增加,液塞长度波动的混沌程度减小.管线下倾角越大,液塞长度波动的长程相关性越好.     

Micromechanic modeling and analysis of the flow regimes in horizontal pneumatic conveying

Pneumatic conveying is an important technology for industries to transport bulk materials from one location to another. Different flow regimes have been observed in such transportation processes, but the underlying fundamentals are not clear. This article presents a three‐dimensional (3‐D) numerical study of horizontal pneumatic conveying by a combined approach of discrete element model for particles and computational fluid dynamics for gas. This particle scale, micromechanic approach is verified by comparing the calculated and measured results in terms of particle flow pattern and gas pressure drop. It is shown that flow regimes usually encountered in horizontal pneumatic conveying, including slug flow, stratified flow, dispersed flow and transition flow between slug flow and stratified flow, and the corresponding phase diagram can be reproduced. The forces governing the behavior of particles, such as the particle–particle, particle‐fluid and particle‐wall forces, are then analyzed in detail. It is shown that the roles of these forces vary with flow regimes. A general phase diagram in terms of these forces is proposed to describe the flow regimes in horizontal pneumatic conveying. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011     

柱塞气固两相流输送特性

为了研究柱塞式气力输送气固两相流的输送特性,对实际的工业气力输送系统进行1∶1试验台改造,首先进行了粉煤灰在输送管内的流动模式试验;然后进行粉煤灰输送压力、输送质量流量特性试验;最后考察了主进气流量、补气流量、助吹气流量对粉煤灰输送量、固气比的影响。研究表明,柱塞式气力输送流动模式以密相栓柱流为主,其灰栓长度为0.8～2.3 m,移动速度约为2.8～11.3 m·s^-1;输送压力与输送流量呈双曲线特性,且随着气量的增加输送量增大;主进气流量起主导作用并与输送粉煤灰质量流量呈单调上升抛物线关系,与固气比呈上凸抛物线关系即先增大后减小。研究结果对柱塞式气力输送系统的工程设计、运行和理论研究提供依据并具有指导作用。     

Energy Dissipation at the Slug Nose and the Modeling of Solids Transport in Intermittent Flow

It is shown, by means of Lagrangian momentum and power balances across the slug nose in slug flow, that the power dissipated due to sudden expansion of the fluid in the film immediately downstream of the slug nose is greater than the power lost due to viscous action at the pipe wall but that it may not be large enough to materially aid particle transport. This has the implication that sand transport in intermittent flow may be considered as transport in a hybrid flow of hydraulic conveying and stratified flow when the length of the mixing section at the slug nose is short compared to the length of the slug body.     

气液两相管道清管液塞头形状数值模拟与实验

使用CFX软件对清管过程液塞头进行数值模拟,水和气体作为连续相,采用VOF方法计算及欧拉-欧拉类方法中的均相模型。模拟了管道中无液膜,以及不同厚度、不同流速液膜两种情况。并将CFX软件模拟结果与清管实验结果,文献中的实验结果进行对比分析,模拟结果与实验结果和文献中的数据吻合较好。清管液塞头部的形状呈抛物线,管道中的液膜能够显著减小清管液塞的长度。     

水平管道段塞流特征参数试验研究

通过对差压波动信号的详细分析 ,明确了液塞头和液塞尾到达和离开传感器测压点的时刻与差压信号特征点之间的物理关系 ,提出了采用差压波动信号分析技术获得液塞速度、液塞长度和液塞频率的计算公式。采用该方法 ,在室内长 2 4m、内径 0 .0 5 4m试验架上以空气 水、空气 柴油和空气 6 8# 机械油为介质进行了实际测试 ,经过和文献中数据以及经验公式对比 ,验证了该测试方法的正确性     

The influence of particle shape on flow modes in pneumatic conveying

The transportation of particles along pipes or ducts using an imposed gas flow is known as pneumatic conveying. The type of granular flow in such systems is strongly dependent on the imposed gas flow rate, and can be categorised by a distinct set of modes. These modes range from dilute flow, where the grains are entirely suspended in the gas, to moving dunes and slug flow, in which the bore of the pipe is blocked by a slow moving plug of material. Understanding the transitions between these modes is critical to the design and application of pneumatic conveying systems. Particle shape is a crucial factor in systems with gas–grain interactions but has so far been overlooked in models of pneumatic conveying. We carry out a series of simulations using the discrete element method coupled to gas flow and show that particle shape is critical to the transition between different flow modes. Particles which are spherical, or nearly spherical, transition to slug flow at high gas flow rates, whereas non-spherical particles transition instead to dilute flow. We show the lower voidage fraction in beds of non-spherical particles is crucial to explaining this behaviour.     

倾斜窄矩形通道中气弹运动速度

利用高速摄像系统,对4种倾角下窄矩形通道(3.25 mm×40 mm)内弹状流进行了可视化研究。实验中发现,低流速时,倾斜条件下,由于浮力的影响,气弹头部偏离管道中心,头部变尖,因而气弹运动速度加快,系数C₀随倾角增加而减小,漂移速度V₀呈相反变化趋势;高流速时,流动趋于稳定,倾角对气弹速度影响不显著,对C₀和V₀影响较小。通过实验数据评价了竖直条件下4种气弹速度计算关联式。以Froude数3.5为界,分别提出了倾斜条件下C₀和V₀计算关联式。     

上升管系统中严重段塞流的液塞速度特性

在海洋石油开采过程中,在较低的气液流速下上升管系统中易产生严重段塞流,其特点是压力波动剧烈、气液相流量变化大,并会带来多种危害。本文对上升管系统中严重段塞流四个阶段的液塞速度特性进行了深入地研究。结果表明：在液塞形成阶段,液塞速度随气液相折算速度的增大而线性增大;当气、液相折算速度恒定时,液塞速度随下倾管倾角的增大而稍有增大。在液气喷发阶段,液体在上升管中变加速流动,当液塞尾部到达上升管顶部时,速度达到最大值,液塞尾部到达上升管顶部时的瞬时流量远大于液塞流出阶段的液塞流量。气液相折算流速较小时液塞喷发过程更剧烈。