基于气固相互作用的粉煤密相气力输送典型流型信号多尺度分析研究
发布时间：2021-07-30 03:39
本文针对粉煤密相气力输送技术,综合应用统计分析、信号处理和数学建模等多门学科知识,对复杂的气力输送过程中水分赋存形态、载气对粉体流动性的影响、竖直上升管内输送流型预测与划分、典型流型的信号特征及流型的多尺度气固流体动力学特征进行了深入的理论和应用研究。1.从颗粒尺度探究了水分赋存形态及其作用机制,进一步发展了粉体流动性判据,揭示了水分含量及其赋存形态对褐煤颗粒流动性的影响机制;基于颗粒间相互作用力分析,研究了 N2和CO2对粉体流动性的影响,揭示了载气对易吸附性和不易吸附性粉体的A/C类粉体流动性的作用。2.由经典的Zenz气固输送相图出发,结合机器学习方法,根据竖直上升管内粉煤密相气力输送过程中表观气速、单位管压降和输送固气比的关系,提出了一种高精度（95.2%）的流型识别模型。讨论了不同聚类算法和模型验证方法在处理粉煤输送系统信号中的优劣性,给出了该系统的最优聚类算法和验证方法。3.针对于上述机器学习模型预测失败的栓塞流流型进行深入的探究,结合管道电容层析成像技术,获得了栓塞流流型变化过程,即堆积床层流→环核流→纯气相流→环核流→堆积床层流的流型演变现象。试验还发现了不同的栓塞流流...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．５过程层析成像系统示意图［４７】??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ?ｓｙｓｔｅｍ．??
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ｇ等人［５４］对２０?ｍｍ输送管内压力信号进行了功率谱分析：＞３?Ｈｚ的高频气相压力信??号是随机噪声，＜３?Ｈｚ是表征颗粒吸收气相湍动能的气相脉动信号。随着表观气速增大，??功率谱的波动频率范围最大值由０．８?Ｈｚ增大到２．１?Ｈｚ。??数值计算可以帮助人们认识宏观气固两相流过程与微观气固相互作用的相互联系，??并给出试验中难以获得的参数。以输送过程栓塞流为例，采用ＣＫＤ－ＤＥＭ方法可以获得??栓塞流压降、长度、速度、沉积层厚度、栓塞中颗粒间相互作用力、栓塞与避免相互作??用力等。图１．８给出了高速摄像试验和３Ｄ?ＣＦＤ－ＤＥＭ模拟６?ｍｍ玻璃微珠在竖直上升管??内复杂栓塞流过程［６１］。在给定的操作条件下会形成长度不一的栓塞流，两个栓塞流会演??变成一个栓塞流，气相的作用会使得栓塞消失。数值计算结果表明栓塞浓度对自发性的??栓塞流起决定性的作用。??（ａ）?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?（ｂ）?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ??２．５０￥?０，４６?ｓ?４．２＾?３．７〇ｓ?￡２２￥４Ｍｓ?Ｋ．９％?１２，３４ｓ?！５Ｍｓ?！５＇Ｓ：２ｓ?Ｕ?７２ｓ?ＵＢＯｓ??■關＿關??圓圓??图１，８竖直上升管内栓塞流试验和模拟对比：表观气速ｔ／ｇ＝５．７９?ｍｉ?（１）随机长度的栓塞流；??（２）向下移动；（３）栓塞消失［６１］??Ｆｉｇ．?１．８?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｌｕｇ?ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ａｔ?ｆ／ｇ?＝?５．７９?ｒａ?ｓ＇１?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：??（１）?ｓｌｕｇｓ?ｗｉｔｈ?ｒａｎｄｏｍ?ｌｅｎｇｔｈ，?（２）?ｄｏｗｎｗａｒｄ?ｍｅｒｇｉｎｇ?ａｎｄ?（３）?
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国褐煤资源清洁高效利用现状[J]. 赵奇. 洁净煤技术. 2018(02)
[2]煤粉外水含量对上出料式发送罐供料特性的影响[J]. 徐贵玲,卢平,许盼,梁财,陈晓平. 化工学报. 2016(07)
[3]不同载气供料对工业级竖直上升管粉煤气力输送的影响[J]. 潘响明,郭晓镭,陆海峰,刘剀,付琳,李鹏,龚欣. 化工学报. 2016(04)
[4]An investigation into flow mode transition and pressure fluctuations for fluidized dense-phase pneumatic conveying of fine powders[J]. A.Mittal,S.S.Mallick,P.W.Wypych. Particuology. 2014(05)
[5]不同载气供料对煤粉料仓下料的影响[J]. 陆海峰,郭晓镭,陶顺龙,龚欣,鲁军. 化工学报. 2014(09)
[6]煤粉高压密相气力输送稳定性分析[J]. 贺春辉,沈湘林,周海军. 化工学报. 2014(03)
[7]发送罐出料方式对煤粉高压密相气力输送特性的影响[J]. 贺春辉,陈先梅,倪红亮,王建豪,周海军,胥宇鹏,熊源泉,沈湘林. 中国电机工程学报. 2012(23)
[8]煤粉密相气力输送过程的水分含量影响研究[J]. 刘万州,姚敏,黄斌,吴跃,雍晓静,郭晓镭,从星亮,陆海峰,董卫斌,刘海峰,龚欣,罗春桃,焦洪桥,王俭. 宁夏工程技术. 2011(02)
[9]电容层析成像在高压浓相煤粉气力输送中的应用[J]. 杨道业,周宾,王式民. 化工学报. 2009(04)
[10]高压浓相煤粉气力输送差压信号多分辨分析[J]. 梁财,陈晓平,蒲文灏,范春雷,鹿鹏,赵长遂. 东南大学学报(自然科学版). 2006(06)
硕士论文
[1]粉体流动特性及其表征方法研究[D]. 吴福玉.华东理工大学 2014
[2]煤气化装置中粉体输送用通气锥应用研究[D]. 李永红.华东理工大学 2012
本文编号：3310613
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．５过程层析成像系统示意图［４７】??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｎ?ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ?ｓｙｓｔｅｍ．??
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ｇ等人［５４］对２０?ｍｍ输送管内压力信号进行了功率谱分析：＞３?Ｈｚ的高频气相压力信??号是随机噪声，＜３?Ｈｚ是表征颗粒吸收气相湍动能的气相脉动信号。随着表观气速增大，??功率谱的波动频率范围最大值由０．８?Ｈｚ增大到２．１?Ｈｚ。??数值计算可以帮助人们认识宏观气固两相流过程与微观气固相互作用的相互联系，??并给出试验中难以获得的参数。以输送过程栓塞流为例，采用ＣＫＤ－ＤＥＭ方法可以获得??栓塞流压降、长度、速度、沉积层厚度、栓塞中颗粒间相互作用力、栓塞与避免相互作??用力等。图１．８给出了高速摄像试验和３Ｄ?ＣＦＤ－ＤＥＭ模拟６?ｍｍ玻璃微珠在竖直上升管??内复杂栓塞流过程［６１］。在给定的操作条件下会形成长度不一的栓塞流，两个栓塞流会演??变成一个栓塞流，气相的作用会使得栓塞消失。数值计算结果表明栓塞浓度对自发性的??栓塞流起决定性的作用。??（ａ）?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?（ｂ）?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ??２．５０￥?０，４６?ｓ?４．２＾?３．７〇ｓ?￡２２￥４Ｍｓ?Ｋ．９％?１２，３４ｓ?！５Ｍｓ?！５＇Ｓ：２ｓ?Ｕ?７２ｓ?ＵＢＯｓ??■關＿關??圓圓??图１，８竖直上升管内栓塞流试验和模拟对比：表观气速ｔ／ｇ＝５．７９?ｍｉ?（１）随机长度的栓塞流；??（２）向下移动；（３）栓塞消失［６１］??Ｆｉｇ．?１．８?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｌｕｇ?ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ａｔ?ｆ／ｇ?＝?５．７９?ｒａ?ｓ＇１?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：??（１）?ｓｌｕｇｓ?ｗｉｔｈ?ｒａｎｄｏｍ?ｌｅｎｇｔｈ，?（２）?ｄｏｗｎｗａｒｄ?ｍｅｒｇｉｎｇ?ａｎｄ?（３）?
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国褐煤资源清洁高效利用现状[J]. 赵奇. 洁净煤技术. 2018(02)
[2]煤粉外水含量对上出料式发送罐供料特性的影响[J]. 徐贵玲,卢平,许盼,梁财,陈晓平. 化工学报. 2016(07)
[3]不同载气供料对工业级竖直上升管粉煤气力输送的影响[J]. 潘响明,郭晓镭,陆海峰,刘剀,付琳,李鹏,龚欣. 化工学报. 2016(04)
[4]An investigation into flow mode transition and pressure fluctuations for fluidized dense-phase pneumatic conveying of fine powders[J]. A.Mittal,S.S.Mallick,P.W.Wypych. Particuology. 2014(05)
[5]不同载气供料对煤粉料仓下料的影响[J]. 陆海峰,郭晓镭,陶顺龙,龚欣,鲁军. 化工学报. 2014(09)
[6]煤粉高压密相气力输送稳定性分析[J]. 贺春辉,沈湘林,周海军. 化工学报. 2014(03)
[7]发送罐出料方式对煤粉高压密相气力输送特性的影响[J]. 贺春辉,陈先梅,倪红亮,王建豪,周海军,胥宇鹏,熊源泉,沈湘林. 中国电机工程学报. 2012(23)
[8]煤粉密相气力输送过程的水分含量影响研究[J]. 刘万州,姚敏,黄斌,吴跃,雍晓静,郭晓镭,从星亮,陆海峰,董卫斌,刘海峰,龚欣,罗春桃,焦洪桥,王俭. 宁夏工程技术. 2011(02)
[9]电容层析成像在高压浓相煤粉气力输送中的应用[J]. 杨道业,周宾,王式民. 化工学报. 2009(04)
[10]高压浓相煤粉气力输送差压信号多分辨分析[J]. 梁财,陈晓平,蒲文灏,范春雷,鹿鹏,赵长遂. 东南大学学报(自然科学版). 2006(06)
硕士论文
[1]粉体流动特性及其表征方法研究[D]. 吴福玉.华东理工大学 2014
[2]煤气化装置中粉体输送用通气锥应用研究[D]. 李永红.华东理工大学 2012
本文编号：3310613
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