Vol.20 No.3 刘应书等：局部富氧喷煤直吹管内气一固两相流动及传热数值模拟 ·227· 组成的9个工况，得到相应的气相速度场和温度场，固相速度场、浓度场及温度场等结果， 图3给出了在工况1下气相的轴向速度分布.两相流流动时，气相轴向速度在氧煤枪出 口附近出现双峰值，然后逐渐在径向达到 1.0 均匀分布，在径向均匀分布的载面到氧煤 0.6 枪喷口截面的无量纲距离约为5.与单相流 0.2 速度分布比较可知，在直吹管壁面附近，两 -0.2 相流中气体速度大于单相气流速度，而在 -0.6 100m/s 直吹管轴线附近，前者小于后者.气相的横 -1.0 向速度几乎为零. 0.18 1.24 5.11 r/R 图4为气体温度等值线分布，等值线 图3气相速度分布 上实际温度等于所标注之值乘以10K.由 气一固两相流气相速度；··-单相流气体速度 此可知，在氧煤枪喷口附近很小的范围内，温度变化梯度很大，然后很快趋向均匀.说明热风 对氧和载气的加热速率很快.热风温度越高，温度分布均匀越快.进一步分析表明，富氧率增 大，气体温度达到均匀的时间越长，而载气及插枪角对气体温度场影响不大 图5为气一固两相流中煤粉的轴向速度场.煤粉在直吹管内的运动过程是一个加速过 程.轴向速度逐渐增加，直至与气相速度相等.此外，煤粉颗粒具有一定的横向速度，并且枪 位和插枪角是其重要影响因素，另外，提高固气比，可以增加煤粉的停留时间，而提高富氧率 则不利于增加煤粉停留时间. 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.81 0.8 1.0r 0.4 6 0.4 0.6 0.2 0.0 0.0 兰 -0.2 100m/s -0.4 36 -0.4 -0.61 -0.8 -0.8 -1.0L 0.0 1.0 2.03.0 4.0 5.0 0.18 1.24 5.11 x/R x/R 图4气相温度等值线分布（实际温度×10K) 图5煤粉轴向速度分布，一a=10°---a=20° 图6为煤粉浓度场.在氧煤枪喷口附近局部区域内，浓度分布梯度很大，变化激烈.在氧 煤枪插入一侧，煤粉几乎不能扩展，而在另一侧扩展较为充分，然后使煤粉沿其射流流动方向 形成不对称分布，且插枪角越大不对称分布越明显，直至煤粉高浓度区与管壁相连 图7为煤粉温度场.在直吹管中间区域煤粉温度较低，且离喷口越近，煤粉温度越低.沿 .0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 0.65- 0.95 -0.5 0.5 -1.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.0 1.0 2.03.0 4.05.0 x/R x/R 图6煤粉浓度场（单位kgm) 图7煤粉温度场(×10K)