增压流化床燃烧煤水混合物管内输送阻力特性研究0电动葫芦

增压流化床燃烧煤水混合物管内输送阻力特性研究

增压流化床燃烧煤水混合物管内输送阻力特性研究 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK229；TQ534　　　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0213-03A Study on the Characteristics of In-tube Transmission Resistance of Coal-water Mixture Burned in a Supercharged Fluidized Bed Furnace Meng Lingjie　Zhang Mingyao（Thermal Energy Engineering Institute under the Southeastern University, Nanjing, Jiangsu, China, Post Code 210096）Coal-water mixture can be assumed as pertaining to a generalized non-Newton fluid of two-phase solid-liquid flow and its in-tube flow is characterized by a slip (negative slip) flow phenomenon. On this basis deduced in this paper is a similitude criterion, featuring the flow state of the above-cited coal-water mixture in pipes. Furthermore, a new and simple method has been proposed for determining the in-tube resistance properties of such a coal-water mixture from an engineering perspective.Key words: supercharged fluidized bed, coal-water mixture, generalized Reynolds number1　引言　　随着增压流化床洁净煤燃烧技术的发展，煤水混合物的泵送湿法加料技术的研究，近年来引起了世界各国能源界的高度重视。由于所输送高固体浓度的煤水混合物常表现为复杂的非牛顿流体的性质且其管内流动存在滑移(负滑移)现象的特性，因此要完全从理论上去计算煤水混合物的管内阻力是困难的［1］。本文采用理论分析和实验研究相结合的方法，导出了表征煤水混合物这类液固两相非牛顿流体流动状态的相似准则数——广义雷诺数。为工程上确定煤水混合物管内输送阻力特性提出了一种新的计算方法。2　广义雷诺数Reg及其分析2.1　广义雷诺数Reg的提出　　假设高浓度煤水混合物在水平圆管内作定常层流流动，其本构关系为广义宾汉体Herschel Bulkey方程［2］τ＝τy+Kγn　(1)当管内流动存在滑移流动时，us＞O，煤水混合物浆在管内壁面处产生的“滑移层”内的浓度很低，且厚度很薄，故可将滑移层内的流动看作为沿管内壁面作层流的“牛顿流体”的流动，并认为在该薄层内任意处的切应力τ＝τw，如图1所示。图1　煤水混合物管内流动示意图依据上述假设，可得作为广义宾汉体的煤水混合物管内流动的广义雷诺数　(2)式(2)中，a=τy/τw＝rb/R称核流比　(3)则水煤膏管内流动的摩擦阻力系数λ＝64/Reg　(4)2.2　广义雷诺数Reg的分析2.2.1　滑移对Reg的影响　　由式(2)知，要确定广义雷诺数，必须首先确定管内“滑移层”外边界的速度us，据文献［3,4］知：us=βcτw/R　(5)Qs=πRβcτw　(6)　　式中滑移修正系数βc是τw函数，它与R无关，为实验确定的参数。　　由上述关于滑移现象的研究可知：对于存在滑移现象的流动，即滑移现象修正系数βc＞o,us＞0；由广义雷诺数表达式(2)分析知，在同样条件下，考虑滑移的存在使广义雷诺数Reg值较不考虑滑移时增大，即相应的管内沿程阻力损失系数λ值减小，滑移的存在使流动性增强。反之，当管内流动存在负滑移时，即βc＜o,us＜o，则广义雷诺数Reg值减小，其相应的管内沿程阻力损失系数λ值增大，即负滑移的存在使流动性减弱。2.2.2　Reg的通用性　　对低浓度时常具有宾汉体性确质的煤水混合物，n=1,τy=τb,K＝η，则式(2)简化为　(7)若无滑移存在，即us=o,υ＝υc，则式(7)简化为　(8)式中Heb=ρτbD2／η2称宾汉赫氏数，式(8)即文献［5，6］中常见的无滑移条件下宾汉体的综合雷诺数，它是式(2)在一定条件下的特殊形式。　　同样可以证明：对幂律流体的无滑移流动，式(2)可简化为

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