第10期 周建安等：喷粉透气砖狭缝内气一固两相流动数值模拟 ·1351· 70 70 a (b) 60 60 +...... 50H 0 40 30 。d=5m ◆-d.=20μm 3 ·-d=5um +-d-40um 20 ◆-d=20um d=40 um -d=100μm 10 -t-d=100m 0.08 0.16 024 0.32 0.40 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 高度m 高度m 图3粉气质量比为5：1(a)和10：1(b)时颗粒相速度分布 Fig.3 Velocity distribution of particles at a solid/gas mass ratio of 5:1 (a)and 10:1 (b) 相体积分数在狭缝内开始增加，达到稳定值所需距 起来了，而是沿管壁的方向运动，直至喷出. 离也变大.但是，当粒径为40μm及100μm时，颗 图5为粉气质量比5：1条件下在狭缝内气流速 粒相体积分数在狭缝出口附近才有所增加.这一现 度和压力分布.由图5可知，气流在通过狭缝的过 象在粉气质量比为10：1时表现得更为明显.由于气 程中，其速度增长而压力下降.颗粒直径为5m和 体进口速度很大，所以粒子在进口迅速被加速，造成 20μm时，气流速度和压力在个别位置出现拐点.颗 加速段小粒径粒子的体积分数很小，而大粒径的粒 粒直径为40um和100μm时，速度和压力沿高度方 子速度增加较慢，所以造成粒子在进口处停留，表现 向基本呈现线性变化，且粒径因素对其变化程度影 其体积分数相对较大.粉气质量比小且颗粒粒度 响甚微.分析进出口压降的变化可知，整个过程压 小，则颗粒相体积分数变化相对较大，反之变化相对 强不断降低，压降增大.当颗粒直径为20μm时，单 较小.如图3所示，高速的气流通过曳力把能量传 缝内的气流压降最大，为2350Pa;颗粒直径为5μm 递给了颗粒，所以加速段颗粒蕴藏的能量较大而且 时为1700Pa;而颗粒直径为40um和100um时仅 相互之间的碰撞较多，因此颗粒的跃动也较大.进 为700Pa左右，相应的出口速度较大. 入稳定输运状态之后，可以看到不同粒径的粒子达 到稳定状态的时间不同.粒径为5m的粒子大致 3工业试验结果 在75mm处达到稳定，20μm的粒子在250mm处达 3.1CaC2基粉剂形状及粒度分布 到稳定.而40m和100m的粒子体积分数除了 进口和出口外，在其余区域始终很小.我们分析是 试验用脱硫粉剂为钝化CaC,粉，其颗粒形状如 大粒子随着气体在轴向运动，颗粒不断扩散开，局部 图6所示.由BT9300H型激光式粒度分布仪测得 体积分数减小，动量耗损，此时颗粒基本上就跃动不 的CaC,基粉粒度：中位径(Do)为10.88m,体积平 0.004 0.007 (a) 0.006 0.003 身时 0.005 0.002 0.004 。-d=5μm -.d=5 um -d=20m 0.003 +-d-20um d=40 um d=40 um 0.00 -d=100um 0.002 d=1004m 0.001 -0.001 -0.001 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 0.08 0.160.24 0.32 0.40 高度m 高度m 图4粉气质量比为5：1(a)和10：1(b)时颗粒相的体积分数分布 Fig.4 Volume fraction distribution of particles at solid/gas mass ratio 5:1 (a)and 10:1 (b)第 10 期 周建安等: 喷粉透气砖狭缝内气--固两相流动数值模拟 图 3 粉气质量比为 5∶ 1 ( a) 和 10∶ 1 ( b) 时颗粒相速度分布 Fig． 3 Velocity distribution of particles at a solid /gas mass ratio of 5∶ 1 ( a) and 10∶ 1 ( b) 相体积分数在狭缝内开始增加，达到稳定值所需距 离也变大． 但是，当粒径为 40 μm 及 100 μm 时，颗 粒相体积分数在狭缝出口附近才有所增加． 这一现 象在粉气质量比为 10∶ 1时表现得更为明显． 由于气 体进口速度很大，所以粒子在进口迅速被加速，造成 加速段小粒径粒子的体积分数很小，而大粒径的粒 子速度增加较慢，所以造成粒子在进口处停留，表现 其体积分数相对较大． 粉气质量比小且颗粒粒度 小，则颗粒相体积分数变化相对较大，反之变化相对 图 4 粉气质量比为 5∶ 1 ( a) 和 10∶ 1 ( b) 时颗粒相的体积分数分布 Fig． 4 Volume fraction distribution of particles at solid /gas mass ratio 5∶ 1 ( a) and 10∶ 1 ( b) 较小． 如图 3 所示，高速的气流通过曳力把能量传 递给了颗粒，所以加速段颗粒蕴藏的能量较大而且 相互之间的碰撞较多，因此颗粒的跃动也较大． 进 入稳定输运状态之后，可以看到不同粒径的粒子达 到稳定状态的时间不同． 粒径为 5 μm 的粒子大致 在 75 mm 处达到稳定，20 μm 的粒子在 250 mm 处达 到稳定． 而 40 μm 和 100 μm 的粒子体积分数除了 进口和出口外，在其余区域始终很小． 我们分析是 大粒子随着气体在轴向运动，颗粒不断扩散开，局部 体积分数减小，动量耗损，此时颗粒基本上就跃动不 起来了，而是沿管壁的方向运动，直至喷出． 图 5 为粉气质量比 5∶ 1条件下在狭缝内气流速 度和压力分布． 由图 5 可知，气流在通过狭缝的过 程中，其速度增长而压力下降． 颗粒直径为 5 μm 和 20 μm 时，气流速度和压力在个别位置出现拐点． 颗 粒直径为 40 μm 和 100 μm 时，速度和压力沿高度方 向基本呈现线性变化，且粒径因素对其变化程度影 响甚微． 分析进出口压降的变化可知，整个过程压 强不断降低，压降增大． 当颗粒直径为 20 μm 时，单 缝内的气流压降最大，为 2350 Pa; 颗粒直径为 5 μm 时为 1700 Pa; 而颗粒直径为 40 μm 和 100 μm 时仅 为 700 Pa 左右，相应的出口速度较大． 3 工业试验结果 3. 1 CaC2基粉剂形状及粒度分布 试验用脱硫粉剂为钝化 CaC2 粉，其颗粒形状如 图 6 所示． 由 BT--9300H 型激光式粒度分布仪测得 的 CaC2基粉粒度: 中位径( D50 ) 为 10. 88 μm，体积平 · 1531 ·