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GW射流器用於燃燒槽固體顆粒氣體攪拌狀態模擬測試

GW射流器用於燃燒槽固體顆粒氣體攪拌狀態模擬測試

成都綠水科技有限公司
成都綠水科技股份有限公司　地址：成都市高新區九興大道6號高發大廈B棟317-319室　郵編：610041　電話：028-85130135　傳真：028-85195416　Ecop-11985858599585<L8m.com9
GW射流器用於燃燒槽固體顆粒氣體攪拌狀態模擬測試
一、實驗目的：
1.測量文丘里射流器在氣體噴射時對空氣的吸入量；
2.模擬文丘里氣體噴射對燃料顆粒的攪拌作用，觀測GW射流器噴射對顆粒的吹鬆撬動情形。
二、實驗模型
1.幾何模型：客戶使用的是φ2000mm圓柱體罐體，在四周安裝四根GW射流器，現採用1000×1000×1000mm玻璃缸容器，模擬其中一根GW射流器的工況及作用範圍，容器採用玻璃材料便於觀察。
2.燃料顆粒：客戶使用粒徑2mm、堆積重1200kg/m³的煤顆粒，
考慮到實際燃燒時槽體內溫度>1000℃，燃料顆粒的堆積比重會大幅減少，故實驗採用粒徑2mm、堆積比重為350~450kg/m³的顆粒來模擬實際工況。
3.動力氣體：客戶使用氧氣作為動力氣體，實驗使用空氣作為動力氣體。氧氣密度為
1.4kg/m³，空氣密度為1.23kg/m³，兩者密度相近，因此可以模擬實際工況。
4.實驗採用0.1MPa~0.4MPa的壓縮空氣進行噴射攪拌模擬，能觀察到不同壓力下的工況。
三、實驗裝置
1、裝置介紹：
①空壓裝置：提供0.5MPa動力空氣；
②閥門A：穩壓罐控制閥，調整穩壓罐的氣體壓力；
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③穩壓罐：調節空氣壓力，為噴射實驗提供穩定壓力的動力空氣；
④閥門B：GW射流器進氣控制閥；
⑤流量計A：DN50渦街流量計，測量GW噴射器進口動力空氣的流量；渦街流量計有較大影響的因素為流體壓力，故每次測量前需調整流量計的壓力值；
⑥GW射流器：噴射空氣對顆粒進行攪拌，同時能吸入空氣；
⑦玻璃缸：裝載顆粒，玻璃透明方便觀察；
⑧壓力表：測量穩壓罐內動力空氣的壓力；
⑨流量計B：DN25渦街流量計，測量GW噴射器的吸氣量；
2.實驗裝置連接如圖1、2、3所示。
8 壓力表
9 流量計B
3 穩壓罐
7 玻璃缸
吸入空氣
1 空壓裝置
動力空氣
DN50管
5 流量計A
2 閥門A
4 閥門B
6 GW射流器
圖1 實驗裝置示意圖
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①空壓裝置接口
②閥門A
⑧壓力表
③穩壓罐
⑤流量計A
⑨流量計B
⑦玻璃缸
⑤流量計A
④閥門B
⑨流量計B
⑥GW射流器
圖2 實驗整體裝置圖
圖3 局部裝置圖
四、實驗步驟及過程
1.空氣吸入
如圖2所示將實驗裝置安裝好之後，透過調節閥門A，控制穩壓罐內壓力穩定在0.04MPa、0.05MPa等數值，打開閥門B噴射空氣，在壓力表、
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流量計讀數穩定後記錄數據。測定數據如表1所示。
表1
在不同壓力條件下，通過GW射流器的空氣流量不同，GW射流器對空氣的吸入量也不同。在壓力為0.2MPa時，流量達到670m³/h，GW射流器不再吸入空氣。由於壓力表無法準確顯示0~0.04MPa的壓力，渦街流量計無法正常運作，無法測量GW噴射器的進口流量，在0.04MPa時測得吸氣量的最大值為30.3m³/h。
2.空氣噴射攪拌
實驗分為四組，顆粒厚度不斷增加，分別為300mm、500mm、700mm、800mm（顆粒厚度容器底到顆粒堆上表面），控制動力空氣在0.1~0.4MPa之間，觀察攪拌的現象，觀測結果如表2所示。
序號
GW噴射器進口
GW射流器吸氣量
壓力MPa
流量（m³/h）
流量（m³/h）
1
0.04
166
30.3
2
0.05
185
25.8
3
0.08
352
20.1
4
0.1
440
17.8
5
0.15
562
12.3
6
0.2
670
0
7
0.3
960
0
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表2
序號
顆粒
動力空氣
攪拌現象
備註（點擊觀看影片）
厚度mm
重量kg
氣壓MPa
1
300
100
0.1
顆粒堆被噴開，顆粒隨氣流打到玻璃缸後板，並向四周散開。
300mm0.1MPa.MOV
2
0.2
顆粒堆被快速噴開，顆粒會隨著氣流猛烈地打到玻璃缸後板並向四周散開。
300mm0.2MPa.MOV
3
500
175
0.1
顆粒堆內部呈蓬鬆狀，顆粒上浮，從下部可觀察到顆粒不斷翻滾
500mm0.1MPa.MOV
4
0.2
顆粒堆一開始往上拱，隨後顆粒隨氣流如火山爆發狀向上噴。
500mm0.2MPa.MOV
5
0.4
氣流貫穿容器前後，顆粒噴射猛烈，從玻璃缸後視可以看到大量顆粒往上湧，劇烈翻滾，攪動範圍如圖4所示。
500mm0.4MPa.MOV
6
700
250
0.2
顆粒整體往上浮，在射流器噴口上方突起直徑半米多的顆粒堆（如圖5）；可以觀察到在顆粒中間有很大空隙，顆粒在空隙內攪動；隨著突起顆粒堆不斷擴大，最後顆粒隨氣流如火山爆發狀向上噴。停止進氣後飼料堆如圖6所示。
700mm0.2MPa.MOV
7
0.4
顆粒隨氣流如火山爆發狀向上噴，攪動痕跡如圖7所示。
700mm0.4MPa.MOV
8
800
300
0.4
顆粒隨氣流如火山爆發狀向上噴
800mm0.4MPa.MOV
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吹松區域
圖4 500mm厚0.4MPa壓力顆粒運動痕跡
註：圖中顆粒運動的痕跡說明氣流橫穿了顆粒堆，將顆粒材料整體攪拌。
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圖5 700mm厚0.2MPa壓力下顆粒狀態示意圖
圖6 700mm0.2MPa壓力停止通氣後顆粒狀態示意圖
圖7 700mm0.4MPa攪拌痕跡
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五、實驗結論
1.空氣吸入
玻璃缸內不裝入顆粒、GW射流器出口在無阻力狀態下，透過調節不同動力空氣的壓力，測量得出GW射流器不同流量及對應吸氣量：
①動力空氣的壓力小於0.04MPa，GW射流器進氣口流量小於166m³/h時，GW射流器的吸氣量隨氣壓升高流量增加而增加。
②在動力空氣的壓力為0.04MPa，GW射流器進氣口流量為166m³/h時，測得GW射流器吸氣量最大值為30.3m³/h。
③動力空氣的壓力大於0.04MPa，GW射流器進氣口流量大於166m³/h時，吸氣量隨氣壓升高流量增加而減少。
2、噴射攪拌
實驗證明，使用GW射流器對固體顆粒進行氣體噴射，氣體壓力在0.1MPa時，顆粒堆內部呈蓬鬆狀，顆粒上浮並不斷翻滾（如影片500mm0.1MPa時間50秒時）。氣體壓力在0.2MPa時，顆粒會隨氣流整體上浮，在中間形成很大空隙，呈蓬鬆狀（如影片700mm0.2MPa時間2分鐘時），一段時間後顆粒如火山爆發狀向上噴射。氣體壓力大於0.2MPa時，顆粒立即像火山爆發狀往上噴射、翻動。
常溫下GW射流器噴射對於顆粒的攪拌，0.1~0.2MPa的氣壓可使顆粒整體抬升，在中間形成空隙，顆粒不斷翻滾，一段時間後顆粒如火山爆發狀向上噴射。在燃燒中燃料顆粒要達到良好的攪拌效果，只需要使顆粒蓬鬆，在中間形成空隙，不需要如火山爆發狀噴射劇烈攪拌，所以使用小於0.1MPa的氣壓即可達到攪拌效果。在高溫燃燒狀態下，氣體受熱急劇膨脹，
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要讓顆粒達到蓬鬆的效果，所需的動力空氣的壓力和流量會小於常溫狀態的壓力和流量。
GW射流器用於燃燒槽固體顆粒氣體攪拌可達到良好的效果。
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