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GW射流器用于燃烧罐固体颗粒气体搅拌状态模拟测试

GW射流器用于燃烧罐固体颗粒气体搅拌状态模拟测试

成都绿水科技有限公司
成都绿水科技有限公司 地址：成都市高新区九兴大道6号高发大厦B栋317-319室　邮编：610041 电话：028-85130135　传真：028-85195416 E-mail: jane1984@cd-greenwater.com http://www.cd-greenwater.com
GW射流器用于燃烧罐固体颗粒气体搅拌状态模拟测试
一、实验目的：
1、测量文丘里射流器在气体喷射时对空气的吸入量；
2、模拟文丘里气体射流对燃料颗粒的搅拌作用，观测GW射流器喷射对颗粒的吹松撬动情况。
二、实验模型
1、几何模型：客户使用的是φ2000mm圆柱罐体，在四周安装四根GW射流器，现采用1000×1000×1000mm玻璃缸容器，模拟其中一根GW射流器的工况及作用范围，容器采用玻璃材料便于观察。
2、燃料颗粒：客户使用粒径2mm、堆积重1200kg/m³的煤颗粒，
考虑到实际燃烧时罐体内温度>1000℃，燃料颗粒的堆积比重会大大减少，故实验采用粒径2mm、堆积比重为350~450kg/m³的颗粒来模拟实际工况。
3、动力气体：客户使用氧气作为动力气体，实验使用空气作为动力气体。氧气密度为
1.4kg/m³，空气密度为1.23kg/m³，两者密度相近，因此可以模拟实际工况。
4、实验采用0.1MPa~0.4MPa的压缩空气进行喷射搅拌模拟，能观察到不同压力下的工况。
三、实验装置
1、装置介绍：
①空压装置：提供0.5MPa动力空气；
②阀门A：稳压罐控制阀，调整稳压罐的气体压力；
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③稳压罐：调节空气压力，为喷射实验提供稳定压力的动力空气；
④阀门B：GW射流器进气控制阀；
⑤流量计A：DN50涡街流量计，测量GW射流器进口动力空气的流量；对涡街流量计有较大影响的因素是流体压力，故每次测量前需调整流量计的压力值；
⑥GW射流器：喷射空气对颗粒进行搅拌，同时能吸入空气；
⑦玻璃缸：装载颗粒，玻璃透明便于观察；
⑧压力表：测量稳压罐内动力空气的压力；
⑨流量计B：DN25涡街流量计，测量GW射流器的吸气量；
2、实验装置连接如图1、2、3所示。
8 压力表
9 流量计B
3 稳压罐
7 玻璃缸
吸入空气
1 空压装置
动力空气
DN50管
5 流量计A
2 阀门A
4 阀门B
6 GW射流器
图1 实验装置示意图
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①空压装置接口
②阀门A
⑧压力表
③稳压罐
⑤流量计A
⑨流量计B
⑦玻璃缸
⑤流量计A
④阀门B
⑨流量计B
⑥GW射流器
图2 实验整体装置图
图3 局部装置图
四、实验步骤及过程
1、空气吸入
如图2所示将实验装置安装好之后，通过调节阀门A，控制稳压罐内压力稳定在0.04MPa、0.05MPa等数值，打开阀门B喷射空气，在压力表、
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流量计读数稳定后记录数据。测定数据如表1所示。
表1
在不同压力条件下，通过GW射流器的空气流量不同，GW射流器对空气的吸入量也不同。在压力为0.2MPa时，流量达到670m³/h，GW射流器不再吸入空气。由于压力表不能准确显示0~0.04MPa的压力，涡街流量计不能正常工作，无法测量GW射流器的进口流量，在0.04MPa时测得吸气量的最大值为30.3m³/h。
2、空气喷射搅拌
实验分四组，颗粒厚度不断增加，分别为300mm、500mm、700mm、800mm（颗粒厚度容器底到颗粒堆上表面），控制动力空气在0.1~0.4MPa之间，观察搅拌的现象，观测结果如表2所示。
序号
GW射流器进口
GW射流器吸气量
压力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
序号
颗粒
动力空气
搅拌现象
备注（点击观看视频）
厚度mm
重量kg
气压MPa
1
300
100
0.1
颗粒堆被喷开，颗粒随气流打到玻璃缸后板，并向四周散开。
300mm0.1MPa.MOV
2
0.2
颗粒堆被快速喷开，颗粒随气流猛烈地打到玻璃缸后板并向四周散开。
300mm0.2MPa.MOV
3
500
175
0.1
颗粒堆内部呈蓬松状，颗粒上浮，从下部可以观察到颗粒不断翻滚
500mm0.1MPa.MOV
4
0.2
颗粒堆一开始往上拱，随后颗粒随气流如火山爆发状向上喷。
500mm0.2MPa.MOV
5
0.4
气流贯穿容器前后，颗粒喷射猛烈，从玻璃缸后视可以看到大量颗粒往上涌，剧烈翻滚，搅动范围如图4所示。
500mm0.4MPa.MOV
6
700
250
0.2
颗粒整体往上浮，在射流器喷口上方突起直径半米多的颗粒堆（如图5）；可以观察到在颗粒中间有很大空隙，颗粒在空隙内搅动；随着突起颗粒堆不断扩大，最后颗粒随气流如火山爆发状向上喷。停止进气后饲料堆如图6所示。
700mm0.2MPa.MOV
7
0.4
颗粒随气流如火山爆发状向上喷，搅动痕迹如图7所示。
700mm0.4MPa.MOV
8
800
300
0.4
颗粒随气流如火山爆发状向上喷
800mm0.4MPa.MOV
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吹松区域
图4 500mm厚0.4MPa压力颗粒运动痕迹
注：图中颗粒运动的痕迹说明气流横穿了颗粒堆，将颗粒材料整体搅动。
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图5 700mm厚0.2MPa压力下颗粒状态示意图
图6 700mm0.2MPa压力停止通气后颗粒状态示意图
图7 700mm0.4MPa搅动痕迹
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五、实验结论
1、空气吸入
玻璃缸内不装入颗粒、GW射流器出口在无阻力状态下，通过调节不同动力空气的压力，测量得出GW射流器不同流量及相应吸气量：
①动力空气的压力小于0.04MPa，GW射流器进气口流量小于166m³/h时，GW射流器的吸气量随气压升高流量增加而增大。
②在动力空气的压力为0.04MPa，GW射流器进气口流量为166m³/h时，测得GW射流器吸气量最大值为30.3m³/h。
③动力空气的压力大于0.04MPa，GW射流器进气口流量大于166m³/h时，吸气量随气压升高流量增加而减小。
2、喷射搅拌
实验证明，用GW射流器对固体颗粒进行气体喷射，气体压力在0.1MPa时，颗粒堆内部呈蓬松状，颗粒上浮并不断翻滚（如视频500mm0.1MPa时间50秒时）。气体压力在0.2MPa时，颗粒会随气流整体上浮，在中间形成很大空隙，呈蓬松状（如视频700mm0.2MPa时间2分钟时），一段时间后颗粒如火山爆发状向上喷射。气体压力大于0.2MPa时，颗粒立即像火山爆发状往上喷射、翻动。
常温下GW射流器喷射对于颗粒的搅拌，0.1~0.2MPa的气压可使颗粒整体抬升，在中间形成空隙，颗粒不断翻滚，一段时间后颗粒如火山爆发状向上喷射。在燃烧中燃料颗粒要达到很好的搅拌效果，只需要使颗粒蓬松，在中间形成空隙，不需要如火山爆发状喷射剧烈搅拌，所以使用小于0.1MPa的气压即可达到搅拌效果。在高温燃烧状态下，气体受热急剧膨胀，
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要使颗粒达到蓬松的效果，所需的动力空气的压力和流量会小于常温状态的压力和流量。
GW射流器用于燃烧罐固体颗粒气体搅拌可达到很好的效果。
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