论文题名: | 气动力管道粉末货物运输系统设计与实验 |
关键词: | 气动力;气固两相流;管道运输;质能守恒 |
摘要: | 管道运输具有连续运输、运输效率高、能耗小、环境污染小、便于自动化管理等优点,用气动力管道输送煤粉颗粒有助于释放铁路运能,节约水资源,有较大的现实意义。本文创新研究设计一种气动力运输粉末货物的管道系统,采用建模、仿真和实验的方法研究管道内煤粉和氮气两相流,确定了相关参数;在此基础上,对管道系统及其主要部件进行设计。具体如下: (1)运用气固两相流基础理论研究氮气和煤粉及其混合物的流动特性,根据气固两相流流体力学经验公式,查阅管道手册和标准,参考、借鉴其他管道运行参数,初步确定了管道内两相流的基本参数值或参数取值范围,如煤粉密度、浓度、质量流量、容积含气率等。 (2)用实验的方法研究管道内煤粉颗粒不同粒径下的浓度分布规律,并与其它实验研究做了对比分析,发现管道直径较小时管道中部煤粉浓度低,管壁附浓度分布高,管径较大时则相反,并确定了气动力运输管道内所运输煤粉颗粒的大小,其平均粒径为0.8mm。 (3)对管道进行了网格划分,用k-ε双方程模型采用容积控制法,二次插值法,选取管道内关键点,研究了管道内煤粉浓度和速度分布,得出管道直径较大时,保证压力供给的情况下,煤粉在管道中部的浓度和速度比管壁附近高,可以实现煤粉在管道中部的运输,以减小管道摩擦阻力。 (4)建立了一维管流质能守恒模型,研究长距离输送管道内流体流动特性。通过Matlab仿真计算得到了15km管道内流体速度分布规律和波动特性,得到不同煤粉密度和含气率条件下流体速度和流量分布图,不同演化时间步下管道内流体速度变化图。最终确定了管道的年运量、质量流量、容积含气率、流体流速、压力、压力降等参数。 (5)在前面实验和仿真的基础上,根据确定的参数进一步设计管道系统,包括系统功能的设计和主要部件的结构设计。包括压力,压力降的计算,管道动力泵系统的设计,温度控制系统,煤粉收集装置的设计,管道焊接和接口设计,内衬尺寸和结构设计。最终创新设计出了气动力管道粉末货物运输系统。 |
作者: | 郭卫彪 |
专业: | 交通运输规划与管理 |
导师: | 钱勇生 |
授予学位: | 硕士 |
授予学位单位: | 兰州交通大学 |
学位年度: | 2013 |
正文语种: | 中文 |