气力输送气量控制与可调式LAVAL管研究

气力输送是利用压缩空气的能量来进行散料连续输送的输送技术。在电力、化工、粮食、冶金、橡胶、建筑材料、港口卸船、医药、饲料等行业上的应用越来越广泛。气力输送的研究涉及空气动力学、气固两相流学、粉体颗粒力学等多个学科分支,对工业生产有重要的实际意义。本文以气力输送机理出发,研究了供气量对输送过程的影响,对气力输送气量控制进行了分析,设计了可调式LAVAL管,并进行了相关计算和模拟。 论文首先对课题的研究背景、研究意义以及研究方法和思路进行了论述;简要总结了气力输送系统的特点;介绍了国内外对气力输送的最新研究方法及成果。 对气力输送研究的基础理论进行了简要陈述。简单介绍了气力输送设计所需的基本气体方程、气固两相流运动状态以及散料的基本物料特性。 以气力输送机理为基础对气力输送进行了分类,通过气力输送的输送相图研究了气力输送的速度对输送状态的影响,证明了输送气量对气力输送的重要性;对气力输送的相关设计参数进行了分析,介绍了国内外学者对气力输送压力损失的计算。 论述了气力输送气量控制的意义,比较了国内外在气量控制方面的研究状况。推导了非可控式旁通管补气方式的排空气量公式,并计算了在一定输送条件下的排空气量大小,验证了可控式旁通管补气方式的节能优点。 对LAVAL管和可调式LAVAL管的扼流理论进行了论述,从理论上进行了流量公式的推导;利用Taylor级数变换等数学工具推导了可调式LAVAL管调节杆位移和其流量、当量直径、流通面积的关系,并作出关系曲线;对可调式LAVAL管进行了有限元三维建模并划分网格,利用有限元分析软件对可调式LAVAL管内的流场和静压力分布进行了模拟,并计算出其临界比。 针对通过理论分析和计算得到的可调式拉法管的节能、较高的临界比、流量的准确性以及降低破碎率等优点进行了试验验证,实验设备为密相双管输送,旁通管补气为可控形式。通过实验,证实了对可调式LAVAL管理论分析和计算的正确性。 最后,对本文的研究工作进行了总结陈述,对气力输送今后在气量控制尤其是可调式LAVAL管智能控制方面的研究提出了展望。