基于图像法的带埋管鼓泡流化床内气固两相流体动力学研究

摘要

鼓泡流化床焚烧炉广泛应用于工业之中，其携带的埋管受热面有着良好的换热性能，能够较好的维持床温。然而埋管在与颗粒进行热量交换的同时，不可避免地受到颗粒的连续冲刷，导致磨损严重。因此，研究鼓泡流化床内气固两相的运动行为对于设计更为高效、安全的炉子有着重要的工程意义。　　本文首先介绍了基于图像法的全场测速技术，包括其原理和运算步骤；在此基础上又介绍了基于图像法的粒子示踪技术，阐述其依据的互相关技术、相对传统示踪方式的优缺点以及应用场合。　　其次，采用图像法测速技术对二维冷态鼓泡流化床在不同表观风速、顺错列布置、管束横向间距、纵向间距下的工况进行实验，获得了各工况下的即时速度矢量分布场。通过比较，定性考查了鼓泡床中表观风速、顺错布置方式、管束横向间距、管束纵向间距对颗粒与气泡的流动行为的影响。实验结果与前人的数值模拟及实验成果符合得较好。　　最后利用基于图像法的颗粒示踪技术，直观显示了颗粒在某一时间段的连续轨迹，得到了颗粒混合的一般规律。还分析了局部单根埋管受颗粒冲击的过程以及统计底排中部管子受气泡冲击的频率，有助于对管子磨损进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

第一章绪论

1.1课题背景

1.2鼓泡流化床

1.2.1最小鼓泡速度

1.2.2鼓泡流化床的气固流动

1.3鼓泡流化床锅炉埋管的磨损原因及机理

1.4带埋管鼓泡流化床内颗粒行为的研究现状

1.4.1对带埋管鼓泡床实验研究进展

1.4.2对带埋管鼓泡床数值模拟研究进展

1.5本文研究内容

第二章实验原理与实验装置

2.1实验原理

2.1.1二维流化床内图像法测速技术的提出及算法原理

2.1.2数字粒子图像法测速的理论分析

2.1.3图像法测速技术的步骤及影响因素分析

2.1.4基于图像法的流化床内颗粒示踪技术研究

2.2实验系统

2.2.1实验目的

2.2.2实验系统装置

2.2.3试验工况安排及典型试验结果

第三章实验结果与讨论

3.1概述

3.1.1管束排列的典型图像

3.1.2实测图片及颗粒速度分布图典型图像

3.1.3颗粒运动典型演变图像

3.1.4速度矢量云图典型图像

3.2对颗粒冲击的影响因素

3.2.1不同表观风速对颗粒速度分布的影响

3.2.2不同横向截距的比较

3.2.3不同纵向截距的比较

3.2.4顺、错列的比较

3.3图像法粒子示踪

3.3.1顺列布置埋管的粒子示踪

3.3.2错列的粒子示踪

3.4气泡冲刷管子的规律

3.5底排管的受冲击频率

第四章全文总结

4.1本文的结论

4.2本文值得进一步研究的问题

参考文献

致谢