煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊機(jī)理研究.pdf

1、燃煤鍋爐運(yùn)行過程中，受熱面產(chǎn)生積灰污染，致使換熱管管壁腐蝕及鍋爐效率降低。在積灰形成過程中，成灰物質(zhì)的傳質(zhì)機(jī)理主要包括慣性撞擊、湍流擴(kuò)散、熱泳力擴(kuò)散、冷凝機(jī)理和化學(xué)反應(yīng)等五類，其中積灰絕大部分的質(zhì)量份額來自于慣性撞擊的貢獻(xiàn)。本文以鍋爐受熱面積灰為研究背景，基于軟球物理模型、實(shí)驗(yàn)手段和數(shù)值計(jì)算方法，研究煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程的粘附機(jī)理，為后續(xù)熱態(tài)及表面有覆層的慣性撞擊研究打造基礎(chǔ)，提供研究思路和方法。
　　首先，對(duì)顆粒動(dòng)

2、力學(xué)理論進(jìn)行闡述。介紹顆粒在流場(chǎng)中受到的流體曳力、顆粒有效重力等，為驗(yàn)證流場(chǎng)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響提供理論計(jì)算依據(jù)。對(duì)于顆粒碰撞動(dòng)力學(xué)，介紹線性、Hertz、DMT及BD等靜態(tài)（或準(zhǔn)靜態(tài)）接觸力學(xué)模型。提出材料的粘彈性和塑性變形是能量耗散的主要原因，材料粘彈性引起的能量耗散大小與碰撞截止時(shí)間成正比，較大的塑性變形也會(huì)引起較大的能量耗散，能量耗散的程度可由阻尼系數(shù)來衡量。將接觸力學(xué)模型與能量耗散理論相結(jié)合，引出描述慣性撞擊過程的軟球物理模型。<

3、br>　　其次，對(duì)煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著入射法向初始速度的增大，法向恢復(fù)系數(shù)先急劇增大后平緩最后減小，即實(shí)驗(yàn)曲線分為上升段和下降段，曲線的變化趨勢(shì)反映了材料粘彈性和塑性變形引起的能量耗散份額的變化;臨界捕集速度隨顆粒粒徑的增大而減小。
　　最后，對(duì)煤灰顆粒與平板表面冷態(tài)慣性撞擊過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。依據(jù)顆粒在流場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)，判定流場(chǎng)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響可忽略不計(jì)?；谲浨蛭锢砟Ｐ?，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

4、數(shù)值計(jì)算Hertz、DMT和BD模型不同入射法向初始速度對(duì)應(yīng)的碰撞截止時(shí)間和阻尼系數(shù)，判定引起能量耗散的原因，為解釋實(shí)驗(yàn)曲線變化趨勢(shì)提供佐證。計(jì)算結(jié)果表明，三種模型的計(jì)算結(jié)果變化趨勢(shì)均一致，即碰撞截止時(shí)間隨著入射法向初始速度的增大而減小，且在較小的入射法向初始速度下，碰撞截止時(shí)間變化較為敏感，當(dāng)速度較大時(shí)，變化趨勢(shì)平緩;在實(shí)驗(yàn)曲線上升段，阻尼系數(shù)隨入射法向初始速度的增大而減小，在實(shí)驗(yàn)曲線下降段，阻尼系數(shù)隨著入射法向初始速度的增大而增大;