·532· 北京科技大学学报 1993年No.5 (>99,5%)、高容积热强度(>45×10kJ/m3·h)和低污染的特点。为确定合理的结 构参数和动力参数以及为热态试验提供操作依据，对燃烧器的气流运动规律和混合过程进 行了冷态模型试验研究。 1实验方法 1.1冷态试验模型的建立 用模化方法直接研究燃烧器气流流动和混合过程十分复杂，通常的方法是用等温流动 来模化实物的非等温过程。其中最著名的和被广泛采用的是“Thring一Newby”失真模 型)。但对于本文所研究的液排渣粉煤燃烧器，因煤粉喷嘴直径与1次燃烧室直径比较接 近（d/D=0.3),且所研究区域均属风口临近区域，不适合采用此模型。根据相似原理理 论和分析，本文采用纯几何相似模型，模型保证的相似准则为： (1)模型与原型纯几何相似，相似比为1。 (2)由于原型是多股异密度气流混合，模型中各股气流动量流率比、动压头及动压头 差与平均动压头之比3个准则与原型相等，只有在纯儿何相似模型中才能同时满足这3个 准则且只要保证(pV)1/(p)2=idem即可。 (3)模型与原型旋流强度S相等。 (4)各进风口和燃烧室雷诺数R大于第二临界值，流动处于第二自模化区。 在建立模型时，做了如下假设： (1)忽略颗粒对气流运动的影响，认为是均相流场。 (2)煤粉由】次风浓相输送，属于两相流动。认为风粉混合均匀，按单相处理。其气 粉混合物当量浓度为Pe=M1/Q(kg/m):M1和Q,分别为气粉混合物质量流量和体积 流量。 1.2实验方法 燃烧器冷态模型实验装置如图1所小示。1、2次风分别由空压机和罗茨风机供给，流 量用转子流量计和标定后的孔板流量计测量。模型用透明有机玻璃制成积木式结构。实验 可改变的参数为：1次风旋流强度S1,1、2次风口距离L2,风量比Q,/Q2和渐扩段张 角日。根据所提出的相似准则确定不同工况进行试验。 用5孔球形探针测量速度分布和压力分布，并用散点积分方法计算各截面气体的回流 率。 用温度示踪方法测量燃烧室内【次风浓度，从而分析燃烧室内的混合过程。温度小示踪 法的原理为：设气流I和气流Ⅱ两股'气流进行绝热混合，混合前的温度分别为1！1， 则可认为气流1本身的浓度为100%，而气流Ⅱ中气流I的浓度城然为0%、混介后流场 中温度为t的点的气流I浓度m,抑为： m1=(1-13)/(11-1:)×100% (1) 公式(1)的理论推导详见文献[1。实验中，11、t2和t的测量用直径为0.2mm的制一 康铜热电偶，其热电势用采样频率为5次/s的多通道数字电压表显示并记录，通过计算机 处理得到燃烧室的【次风浓度等值分布图。· 5 3 2 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 3 年 N o . 5 >( 9 , 5 % ) 、 高容 积热强度 ( > 45 x l o 6 kJ / m , · h) 和 低污 染 的特点 。 为确 定 合理的 结 构 参数 和动 力参数以 及 为热态 试验提 供操 作依据 , 对燃烧器的气流运 动规 律和 混合过程 进 行 了冷 态模 型试验 研究 。 1 实验方法 1 . 1 冷态试验模型的建立 用模化 方法直接研究燃烧 器气流流 动和 混合过 程十分复杂 , 通 常的方 法是 用等温流 动 来 模化 实 物 的 非 等 温 过 程 。 其 中最 著 名 的 和 被 广 泛 采 用 的 是 “ T h ir n g 一 N e w b y" 失 真 模 型 l5] 。 但对 于 本文所研 究的 液排渣 粉煤燃 烧器 , 因煤粉喷嘴直 径 与 1 次 燃烧 室 直径 比较接 近 ( d / D 二 0 . 3) , 且所研究 区 域均 属风 口 临 近 区 域 , 不适合采用此模型 。 根据 相 似原理理 论和分 析 , 本文 采用 纯 几何相 似模型 , 模型 保证的相 似准则为 : ( l) 模型与原型 纯 几何相 似 , 相似 比为 1 。 (2) 由于原型是 多 股异 密度 气流混合 , 模型 中各股气流动量流 率比 、 动 压头 及动压 头 差与 平均 动压 头之 比 3 个准 则 与原型 相 等 , 只有 在纯 儿何相似 模型 中才 能 同时满足这 3 个 准则 且只 要保证 伽 V2 ) , / ( p 闪 : = id e m 即可 。 ( 3) 模 型与原型 旋 流强 度 S 相等 。 (4) 各进风 口 和燃烧室 雷诺 数 R e 大于第 二 临界值 , 流 动处 于 第二 自模化 区 。 在建 立模型 时 , 做 了如 下假 设 : ( l) 忽略颗粒对气流运 动 的影 响 , 认 为是 均相 流场 。 ( 2) 煤粉 由 l 次风浓 相输送 , 属 f 两 相 流动 。 认为 风粉混合均匀 , 按单相处 理 。 其气 粉 混合 物 当量浓 度 为 p 。 二 M I / Q I (k g / m ;s) M : 和 Q . 分 别 为气粉 混合 物 质 量流量 和 体积 流 量 。 L Z 实验方法 燃 烧 器冷 态模 型 实 验 装 置 如 图 】所示 。 1 、 2 次风 分别 由空 压机 和 罗茨 风 机供给 , 流 量用转 子流量计和 标定 后 的孔 板流 量计测 量 。 模型 用透 明 有机玻 璃制 成积 木式结构 。 实验 可改 变的 参 数为: l 次风旋 流 强度 S , , 1 、 2 次风 口 距 离 1L 2 , 风 量 比 Q . / Q : 和渐扩段 张 角 口 。 根据 所提 出的 相似准 则确 定 不 同工 况 进行 试验 。 用 5 孔球 形探 针测量速度 分布 和压力分 布 , 并用 散点 积分 方法计算各截 面气 体的 回 流 率 。 用温度 示踪 方法 测量燃烧室 内 l 次 风浓 度 , 从而分 析 燃烧室 内的混 含过 程 。 温 度 , J七踪 法 的 原理为 : 设 气流 工和 气流 1 两 股 气流 进 行绝热 混 合 , 混 合前的 温 度 分别 为 , . 和 t Z , 则 可认 为气流 I 本身的 浓 度 为 10 % , 而气 流 1 中气流 I 的浓 度 撇然 为 0 % , 棍 台后 流场 中温 度 为 t 的点 的气 流 I 浓 度 m , 即为 : m l = ( r 一 r Z ) / ( r l 一 1 2 ) K 10 0% ( l ) 公式 ( l) 的理论 推导 详 见 文 献〔1 。 实 验 中 , t 、 、 t : 和 t 的测 量 用 直径 为 .0 2 m m 的 铜一 康铜热 电偶 ,其热 电 势 用采 样 频 率为 5 次 / S 的 多通 道 数字 电压 表 显示 并 记录 ,通 过计 算机 处理得到燃 烧室 的 1 次风浓 度等 值分 布 图