稀疏气固两相流固相浓度测量研究

发布时间：2017-10-15 09:20

  本文关键词：稀疏气固两相流固相浓度测量研究

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【摘要】：燃煤电站各燃烧器内风量和煤粉浓度的均匀性,直接关系到锅炉燃烧的安全性与经济性,故实现输粉管道内煤粉浓度的在线测量具有重大的工程意义与经济效益。一次风输粉管道中,正常运行情况下风煤比约为1.8～2.0,煤粉浓度约为0.4kg/kg-0.8kg/kg,体积百分比约为0.5%0～1%o,一次风风速约为20m/s-30m/s,其风粉输送过程为典型的稀疏悬浮气固两相流。针对稀疏气固两相流固相浓度测量问题,本文基于消光法,采用理论分析、实验验证与模拟分析等三种方法进行系统研究,主要研究内容如下：(1)基于消光法的基本原理,总结分析了消光法的测量特点、准确性以及测量装置等,并推导衍算得出电压值与粉体浓度理论上近似的线性关系式。(2)基于气固两相流原理,搭建大型闭式气固两相流循环实验台,选用电厂漂珠作为测试颗粒,采用可见光光源与较大的光束截面,对测量窗口进行防沾污结构设计；通过多次重复实验论证,得到电压值与粉体浓度的关系曲线,结果表明：需在合适粉体浓度范围内,电压值与粉体浓度两者才具有良好的线性关系；粉体浓度不宜高也不宜低,浓度太高时,电压值呈现多值性,浓度太低时,电压值的变化则会淹没在光强信号本身的波动中,不易有效测量。实验数据显示：在粉体浓度约为0.5kg/kg-0.7kg/kg,透射光强电压值与入射光强电压值之比约为0.577-0.905的范围内,电压值与粉体浓度两者具有良好的线性关系,拟合系数误差值约为15%～20%,重复测量误差值小于5%;在粉体浓度大于1.Okg/kg,透射电压值与入射电压值之比约为小于0.577范围内,透射光强电压值呈现多值起伏变化,已不具有测量意义。(3)结合实验工况,利用Fluent软件对不同工况下的粉体气流流动进行模拟研究,分析两相流体沿管壁的阻力压降、粉体颗粒沿光程方向的浓度分布等情况,得到气固两相流动阻力与粉体浓度的关系式。本文采用的消光法具有较好的可行性,为稀疏气固两相流测量提供了实验参考,有效测量范围与一次风输粉管道中煤粉浓度相吻合,可尝试用于燃煤电站输煤管道煤粉浓度的相对量测量。
【关键词】：稀疏气固两相流 固相浓度 煤粉浓度 消光法
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9
• 1.2 气固两相流参数检测9-10
• 1.3 煤粉浓度测量方法10-14
• 1.3.1 煤粉浓度测量方法分析10-12
• 1.3.2 煤粉浓度测量方法应用12-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 第2章 固相颗粒浓度光学法测量原理15-21
• 2.1 光学测量方法15-16
• 2.2 光散射测量方法16
• 2.3 光透射测量方法16-18
• 2.4 消光法测量18-20
• 2.4.1 消光法测量原理18-19
• 2.4.2 消光法测量分析19-20
• 2.4.3 消光法测量装置20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 固相颗粒浓度测量实验研究21-44
• 3.1 颗粒浓度测量实验系统21-25
• 3.2 实验过程及工况25-26
• 3.3 实验结果与分析26-43
• 3.3.1 光强信号标定26-29
• 3.3.2 颗粒流量标定29-31
• 3.3.3 空气流量标定31-32
• 3.3.4 电压值测量32-35
• 3.3.5 实验结果分析35-42
• 3.3.6 实验方法应用42-43
• 3.4 实验结论43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 固相颗粒流动数值模拟44-55
• 4.1 气固两相流模拟方法44-45
• 4.1.1 模型介绍44-45
• 4.1.2 DPM模型45
• 4.2 固相颗粒流动模拟45-54
• 4.2.1 模拟假设与工况46
• 4.2.2 模型建立与求解46-48
• 4.2.3 模拟结果与分析48-54
• 4.3 固相颗粒流动模拟结论54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 结论和展望55-57
• 5.1 本文结论55
• 5.2 研究展望55-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间参与的科研工作与成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 尹静 ,杨兴森 ,王家新 ,李占宝;一次风煤粉浓度的测量方法[J];山东电力技术;2002年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 段泉圣;气力输送管道中煤粉浓度及相分布测量方法研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

2 王海刚;旋风分离器中气—固两相流数值计算与实验研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2003年

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本文编号：1036323