强声波作用下煤粉颗粒的振荡特性研究

杨延锋， 姜根山， 于 淼

(1.华北电力大学 能源动力与机械工程学院，北京 102206； 2.华北电力大学 数理学院，北京 102206)

声学作为一门基础性和交叉性极强的学科, 近年来几乎已渗透到所有重要的自然科学和工程技术领域。尤其在电力行业，将声学技术应用于电站设备状态监测与控制已经受到广泛的关注及研究，如炉内声源(炉管泄漏源)的检测与定位和炉内温度场的测量[1-3]。此外，利用声学技术可实现炉内声波除灰[4]、声波强化传热传质[5]和声波团聚[6]。以上研究均涉及声波在锅炉内部复杂烟气环境中(气-固两相流)的声传播规律及声波作用下颗粒的运动行为。姜根山等[7]理论分析了强声波在炉内热烟气介质中的传播特性，发现强声波在传播过程中既会发生波形畸变也会由于流体热黏性、弛豫效应等因素而导致声波衰减。同时，姜根山等[8]还建立了电站锅炉含颗粒介质气体中的声衰减系数计算公式，得到声衰减系数与声波频率、颗粒介质体积分数、颗粒粒径及烟气温度的关系，但并没有对强声波作用下颗粒的运动行为进行研究。与小振幅声波作用相比，强声波在传播过程中会随距离的增加逐渐发生畸变，因此颗粒所处位置不同，将呈现出不同的振荡行为。已有研究表明，将强声波作为外部扰动源作用于气-固流化床可以强化颗粒间的传热过程和改善物料流化质量[9]。因此，对强声波作用下煤粉颗粒的动力学特征进行研究也是推进声波强化传热传质、声波团聚等声学技术应用的重要理论基础，具有一定的工程意义。……