水平管加压密相煤粉气力输送沙丘流的数值模拟

蒲文灏, 赵长遂

(1.南京航空航天大学 能源与动力学院,南京210016;2.东南大学 能源与环境学院,南京210096)

密相气力输送是一种低速气体颗粒输送技术,具有低能耗、低磨损、大输送量的特点,因而在化工、冶金及能源等众多工业中得到了广泛应用.煤粉加压密相气力输送已成为气流床加压气化的关键技术[1].例如,在我国引进的国际先进煤粉加压气化技术——Shell气化技术中,就是利用惰性气体氮气将煤粉连续地在高固气比条件下输送到加压(3.0～4.0 MPa)气化炉中进行煤气化反应,而在其合成气中的氮气含量仅占4%.由于目前试验手段和试验条件的限制,有关加压密相气力输送的试验研究主要集中在压损分析、流动相图及信号分析等方面[2],有关固相速度和浓度分布的试验数据尚未见报道.对高压密相水平管气力输送过程进行了数值模拟,可为研究水平管内流动特性与流动形态的关系提供参考.

Tsuji等[3]首先用硬球模型对水平管内栓塞流进行了模拟研究.该方法需要对所有颗粒运动进行跟踪,但由于受到计算能力的限制,目前还不能用于处理工程中大量的颗粒数目.Levy[4]应用双流体模型模拟了水平管内颗粒栓塞的流动,得到了栓塞运动过程中流场参数的变化规律.由于Levy的模型采用了经验本构关系,因而不适用于其他密相输送工况.顾正萌和郭烈锦[5]应用颗粒动理学双流体模型模拟了水平管内颗粒栓塞的流动,得到了栓塞运动过程中流场参数……