颗粒粒径和气载比对湍射流调制规律研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号： 1 颗粒粒径和气载比对湍射流 调制规律研究 燕小芬王希麟 清华大学航天航空学院，北京。100084 摘要：本文采用DA设各测量了气固两相圆湍射流中，分别加入250微米和75微米玻璃微珠，气载 比为2．63和5．54条件下，在射流出口附近和远离射流喷口区域．两相滑移速度与气相湍流度沿流向 轴线和法向截面的分布．结果表明。在喷口附近(x5d)，两相流中气相湍流度均高于单相．粒径越大 的颗粒提高的幅度也越大。在远离喷口区域，颗粒均削弱气相湍流度。粒径越小削弱程度越大．颗粒 气载比越高．对气相端流度的削弱也越强。 关键词：气固两相流，射流。湍流度。 DA 1引言 气固两相流中，颗粒的粒径、气载比、密度、．初始条件等因素都会对流体的流动特 性产生很大的影响。因此要全面的获得颗粒相对流体相的作用规律，必须综合考虑这些 因素的影响。 析了两相流实验的结果，提出用颗粒雷诺数来衡量颗粒对流体相气相湍流度的影响，即 颗粒雷诺数低于110时，颗粒会削弱气相湍流度；当颗粒雷诺数大于400时，气相湍流 度会被增强…。而实验证明．他们的模型并不能解释所有的实验结果。目前还很难将所 有的参数都统一在一个模型中来判断颗粒对气相的增强或削弱作用。很多结果相互矛盾， 烯颗粒，控制颗粒气载比为0-3．6，在O～90d区域范围内对射流的影响。得出在近场 (xlOd)内颗粒对气相湍流度有增强的作用，其他区域不论何种颗粒均削弱气相湍流 度。而且气相湍流度随着气载比的增大而降低。吴意等(2005)H研究了粒径为110微 米和60微米的聚氯乙烯颗粒对水平槽道流动的影响。得到110微米颗粒存在时，流向湍 流度随着气载比的增大而增大；而60微米颗粒存在时，流向湍流度随着气载比的增大先 减小后增大，最后又减小到单相的水平。 粒加入情况下，滑移速度和气相湍流度的变化进行了测量。为两相射流相问调制规律和 两相湍流控制提供依据。 ‘国家自然科学基金资助项目(瓷助编号 239 2实验系统 实验系统如图l所示。由气相流动系统、颗粒相流动系统组成。定义射流流向为X 方向，径向为Y方向。气相流动系统中包括：鼓风机，气流控制部分，气流稳定部分， 收缩段与喷嘴，实验观测段；颗粒相流动系统包括：供粉装置，粉尘收集装置。 空气由风机鼓入，经过流量计调节流量。再通过整流段和稳定段的调整最后从收缩 段流向喷1：3。预先混合好的颗粒相粒子与气相示踪粒子由供粉器加入，与主气流的空气 一起经过整流段、稳定段和收缩段。最后在喷口处形成稳定两相射流。通过控制供粉器 阀门的开度可以调节颗粒的气载比。实验段是一个O．8m’0．8m+1．0m的玻璃窗观察室． 它能够防治周围环境对射流的影响和粉尘扩散污染环境。射流喷出的气体和颗粒混合物 由引风机通过旋风除尘器吸出实验系统。而示踪气相的超细颗粒通过在引风机的出口处 安装 除尘布袋进行收集。 图1气固两相湍射流实验台简图 两相湍射流实验系统的误差主要包括颗粒形状不规则、颗粒与气体流量不稳定所带 来的误差。本实验装置对同一工况的重复性在调试时曾反复校核，由于颗粒和气相流量 不稳定重复测量的实验结果不能傲到完全重合，但所反映的趋势和规律基本一致，最大 误差控制在±6．5％范围之内。测量结果所反映的两相流场特征是可靠的。 实验采用丹麦丹迪公司生产的58N50型三维激光颗粒动态分析仪(PDEA)对两相射 流进行测量。测量粒子速度精度可达1％，测量粒径精度可达4％。颗粒相采用250铝lt米或 75微米的两种玻璃微珠颗粒示踪，气载比为2．63和5．54。气相采用空心玻璃微珠示踪。射 流喷口直径为20mm．单相时出口空气速度为12．25m／s，出口雷诺数可达15477。 3实验结果与分析 3 1滑移速度 图2至图5给出在圆形喷口中。分别加入250微米和75微米的玻璃微珠颗粒，颗 粒气载比为5．54的工况下，各个截面及轴线上的两相滑移速度对比。250微米颗粒存在 时两相速度