气力输送机设备仿真实验结果的准确性和可靠性

2021-11-18

通过对气力输送机设备压降的仿真实验结果的比较,可以看出仿真实验得到的压降随速度变而变化。这是因为采用的DPM没有考虑颗粒形状特征。粒子的形状特征在粒子-粒子和粒子-壁面碰撞中起着关键作用。当流速较低时,气力输送机设备管道的分层导致颗粒-颗粒、颗粒-壁面相互作用更加频繁,甚至部分颗粒在管道底部积聚。因此,当管道速度较低时,DPM模拟结果的准确性可能会较低。但当流速增大时,气力输送机设备中的颗粒从管道中获得更多的能量,有些颗粒甚至悬浮在管道中,导致碰撞概率降低。因此,DPM模拟结果与管道速度下的实验结果较为接近。

时间长,管道磨损越大,短时间的实验很难观察到明显的实验结果。在模拟结果的基础上对管道磨损进行了分析。仿真实验结果与实际气动输送工业系统相比,第一次碰撞位置为最大磨损位置,符合实际工业情况。因此磨损模拟结果可为气力输送机设备的设计提供参考。

煤颗粒在气力输送机设备过程中,在重力作用下会与管壁发生碰撞,造成管壁磨损。在相同的条件下,管道速度、管径和固气流速都会增大最大磨损率。在气力输送机设备行业中,管壁的磨损是系统运行条件与颗粒碰撞相互作用量的必然结果。对于目前的气力输送机设备,往往通过增加管道厚度来延长使用寿命。但根据本文的仿真结果,合理配置管道速度、颗粒直径、管径和固气速率参数有助于延长管道寿命,提高气力输送机设备管道系统的可靠性,但需要大量的实验来验证这些结果。

煤、岩石等颗粒的形状具有不同的特性,颗粒形状对颗粒在管道中的碰撞和运动有很大的影响。在模拟中,由于忽略了质点的形状特性。采用的流体阻力和升力均基于本理论,均来自于小颗粒(小于5mm)。因此,仿真结果与实际实验有一定的差距。为了提高仿真的准确性,下一步将考虑粒子形状和粒子大小对粒子运动方程和粒子碰撞行为的影响。

结论

(1)对大煤粉颗粒进行水平气力输送机设备实验。结果表明:当流速较小时,呈现分层现象,并分为三层;上层为流体层,主要为高速流体,中层为输送层,为颗粒与流体的混合物,底层为沉积层,主要为低速或静态的煤颗粒。当管道速度增大时,分层现象消失。

(2)采用与实验相似的仿真条件进行对比仿真,结果表明,DPM模型从颗粒轨迹预测大煤粉颗粒水平气力输送机设备的运行是可行的。


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