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气动力管道粉末货物运输系统设计与实验
| 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 |
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