基於雙文丘里效應的粉末噴射器傳輸特性

基於雙文丘里效應的粉末噴射器傳輸特性

2023-12-06Share

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文丘里噴射器由於文丘里效應可以形成真空場來輸送顆粒。分別採用實驗方法和基於CFD-DEM耦合方法的數值模擬研究了基於單、雙文丘里效應的粉末噴射器的輸送性能以及噴嘴位置對輸送性能的影響。目前的結果表明風速由於雙文丘里效應,顆粒入口的面積增大,有利於顆粒進入注射器;流體對顆粒的驅動力增大,意味著顆粒可以被輸送到很遠的距離;噴嘴距離出口越近,流量越大風速顆粒入口的大小越大,對顆粒施加的吸力越大;噴嘴距離出口越近,噴嘴內沉積的顆粒數越少。注射器是;然而,如果噴嘴非常靠近出口,顆粒可能會被阻礙進入文丘里管。另外,為了減少顆粒沉積,這裡給出了最優方案,即噴嘴位置遠離出口,y = 30 mm.


介紹

氣動輸送技術具有佈置彈性、無粉塵污染、運作成本低、維護簡單等優點。因此,氣動輸送技術廣泛應用於石油、化學、冶金、製藥、食品和選礦等產業。文丘里粉末噴射器是一種基於文丘里效應的氣固粉末噴射器。在過去的十年中,人們對文丘里噴射器進行了一些實驗和數值研究,以了解其傳輸特性。

 

研究員對基於文丘里管的射流管進行了實驗和數值研究,並透過實驗和數值方法分析了不同參數之間的關係。研究員 對單相氣體和氣煤混合物流經文丘里管進行了一系列實驗研究,結果顯示文丘里管內部靜壓和容積負荷比急劇下降。研究員利用歐拉方法對氣固噴射器的流動行為進行了計算研究,結果表明,時間平均軸向粒子速度先增大後減小。研究員用實驗和數值方法研究了兩相氣固文丘里管的行為。研究員利用離散元法(DEM)對氣固噴射器進行研究,發現由於固體顆粒重力和氣體回流,在噴射器左側區域底部附近明顯有固體顆粒聚集。

 

上述研究僅集中在單文丘里結構的噴射器,即噴射器中提到了單文丘里效應。在氣體流量測量領域,廣泛採用基於雙效的裝置來增加壓力差,並提高測量精度。然而,具有雙文丘里效應的噴射器並不常應用於輸送顆粒。這裡的研究對像是基於雙文丘里效應的文丘里粉末噴射器。 噴射器由噴嘴和整個文丘里管組成。噴嘴和文丘里管都能產生文丘里效應,即噴射器中存在雙文丘里效應。氣流從文丘里噴射器的噴嘴噴出,由於文丘里效應形成真空場,迫使顆粒在重力和夾帶的作用下進入吸入室。然後,顆粒隨氣流移動。

 

計算流體動力學-離散元法(CFD-DEM)耦合方法已成功應用於複雜的氣固流系統。研究員採用CFD-DEM方法對氣粒兩相流進行建模,將氣相視為連續體並採用計算流體力學(CFD)進行建模,以DEM程式碼模擬粒子運動和碰撞。研究員採用CFD-DEM方法模擬稠密氣固流動,並採用DEM模擬顆粒狀顆粒相,以經典CFD模擬流體流動。研究員提出了氣固流體化床的 CFD-DEM 模擬,並提出了新的阻力模型。研究員開發了一種透過 CFD-DEM 驗證氣固流化床模擬的新方法。研究員應用CFD-DEM耦合方法模擬纖維介質內的氣固流動特性,研究纖維結構和顆粒特性對過濾過程中顆粒沉積和團聚的影響。

 

本文分別採用實驗方法和基於CFD-DEM耦合方法的數值模擬研究了基於單文丘里效應和雙文丘里效應的粉末噴射器的輸送特性以及噴嘴位置對輸送性能的影響。

結論

分別採用實驗方法和基於CFD-DEM耦合方法的數值模擬研究了基於單文丘里效應和雙文丘里效應的噴射器的輸運性能。結果表明,由於雙文丘里效應,顆粒入口風速增大,有利於顆粒進入噴射器。流體對顆粒的驅動力增大,有利於顆粒長距離輸送。

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