基于振荡流的气力输送技术节能方法研究

摘要

气力输送作为一个重要的输送技术，在化学制品和工业生产的运输过程中有着大量的运用，例如煤炭能源转换系统、制药过程、水泥生产及固体的干燥运输等。尽管气力输送系统拥有安全性好、成本低、自动化高、布局灵活以及对环境友好等优点，但传统的气力输送系统在输送过程中，容易产生能耗过高、管道损坏及粒子磨损严重的情况。因此，气力输送系统的主要设计指标就是，在保证系统稳定运行的情况下，尽可能地降低压力损耗和最小输送速度。本文针对上述问题，通过实验研究和理论分析相结合的方法，在气力输送系统中分别研究水平及垂直软鳍对系统节能性的影响。主要研究内容如下：
　　（1）针对一种新的气力输送系统节能装置，即可自由振荡的软鳍。通过在管道入口轴面处水平或垂直安装软鳍，达到降低系统能耗并减少最小输送速度的目的。通过实验研究水平管气力输送系统中，不同长度的软鳍对系统压力损失、输送速度、颗粒流型、能量损失、附加压力损失以及粒子的运动特性的影响。发现使用软鳍节能装置的气力输送系统，拥有比传统气力输送更低的能耗及最小输送速度。
　　（2）通过安装水平及垂直软鳍的气力输送系统，利用高速PIV设备和图像处理技术得到的粒子流动模式及粒子速度的分布情况，并采用快速傅里叶（FFT）变换对实验数据进行分析。发现在安装了软鳍尤其是在安装长软鳍的情况下，粒子活性更高，粒子悬浮情况得到明显改善。并且安装长软鳍时的粒子速度要高于其他工况，说明安装长软鳍更容易加速粒子运动，且有益于降低压力损失和最小输送速度。通过对比两种安装方式的实验数据，证明了垂直安装的软鳍对气力输送节能效果更好。
　　（3）对水平及垂直安装软鳍的情况，分析粒子脉动速度的功率谱特性。发现在使用软鳍尤其是长软鳍时，即使输送速度相对较低，所测得的功率谱的峰值也比未安装软鳍时高。软鳍产生的振荡流使颗粒的加速和悬浮效果得到很好的提升，证明提高软鳍振动频率能有效地达到节能效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2国内外气力输送系统的研究状况

1.3课题研究的内容及目的

1.4本章小结

第2章 气力输送系统综述

2.1气力输送系统简介

2.2气力输送系统组成及分类

2.3气力输送的特点

2.4本章小结

第3章 气力输送节能系统实验设计

3.1气力输送试验系统的研究

3.2气力输送试验系统可行性分析

3.3本章小结

第4章 安装水平软鳍的气力输送节能系统研究

4.1 水平软鳍系统的研究目的

4.2 水平软鳍的振荡频率特性

4.3 软鳍对压力损失和最小输送速度的影响

4.4 软鳍对能量损失系数和附加压力损失系数的影响

4.5 软鳍对粒子流动模式的影响

4.6软鳍对粒子运动特性的影响

4.7软鳍对粒子速度的影响

4.8软鳍对粒子脉动速度功率谱特性的影响

4.9本章小结

第5章 安装垂直软鳍的气力输送系统节能研究

5.1垂直软鳍系统的研究目的

5.2垂直软鳍的振荡频率特性

5.3软鳍对压力损失和最小输送速度的影响

5.4软鳍对能量损失系数和附加压力损失系数的影响

5.5软鳍对粒子流模式的影响

5.6软鳍对粒子运动特性的影响

5.7软鳍对粒子速度的影响

5.8软鳍对粒子脉动速度功率谱特性的影响

5.9本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目

致谢