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密相悬浮气力输送近年来受到极大的关注并成为机械、流体、能源等交叉学科研究的热点和前沿领域之一。其本身展现的低能耗、大流量、颗粒品质好的优势,被广泛应用于各种散装物料连续输送,开发潜力巨大。但因管内相间耦合作用强烈,湍流效应增强,故输送稳定性较差。本文基于郑州大公粮食机械工程有限公司CXLD50型吸粮机,以小麦为输送物料,利用流体湍流理论及颗粒动力学理论,采用数值模拟和实验方法,探讨密相非均匀悬浮输送技术对气-固两相湍流流动特性及传递规律的影响,寻求最佳输送参数,以呈低速高浓度连续输送性。 针对风速高、输送比低、管道磨损严重、物料品质下降、产量不稳定等缺陷的稀相输送方式,选择水平管底流的形式输送,考虑相间耦合效应及湍能变化,建立了气固两相k-ε两方程模型,运用Fluent仿真软件计算得出输送管中管中的最小压降,以此为依据选出Gidaspow—Gidaspow组合计算模型,并且将碰撞恢复系数默认值0.92修正为0.9,以适用于粮食颗粒的气力输送。 利用上述计算模型对管径结构进行优化设计,得出颗粒浓度、湍流强度、气体速度及压力损失的分布规律,并与一级变径结果对比分析,发现使用优化后的管道结构尺寸具有输送速度低、压力损失小、湍流强度低的优势,可大大提高输送的稳定性。 在此基础上,通过对四种不同取值的颗粒密度对其流动特性进行分析和比较,研究颗粒密度对气固滑移速度和压降的影响规律,得出当输送颗粒密度为3000~4000kg/m3时管中压力损失、湍流动能最小,物料浓度分布最均匀,同时确定最佳经济风速,以提高输送的连续性。 最后对气力输送实验装置进行设计,依据输送工况条件采用不同的入口风速对颗粒物料流量和压力损失进行检测。结果表明,实验测量值与预测模型的压降梯度相吻合,最大误差在20%以内,实际测量最佳风速与预测经济风速相吻合。从而证明了双欧拉仿真模型的可靠性,进而为提高实际输送效率和稳定性提供新的应用理论与工程指导。