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工业级竖直上升管内煤粉密相气力输送研究
一、引言
竖直上升管内煤粉密相气力输送是工业生产中常见的一种输送方式，它具有高效、节能、环保等优点，因此逐渐被广泛应用。但是，在实际应用中，竖直上升管内煤粉密相气力输送存在许多问题，如管道堵塞、煤粉回流、煤粉流化不良等。这些问题对于生产安全和生产效率都有着不可忽视的影响。因此，对竖直上升管内煤粉密相气力输送机理进行深入研究，并制定相应的控制措施，对于提高生产效率，保障工业生产的安全具有重要意义。
二、竖直上升管内煤粉密相气力输送的研究现状
竖直上升管内煤粉密相气力输送研究始于上世纪50年代，各国学者先后开展了许多相关的研究工作。
（一）密相床压降与气力输送的关系研究
Wolk等人研究了密相床压降与气力输送的关系，推导得出了密相床的阻力公式。然而，其模型的计算结果和实验数据有一定偏差，不能满足实际应用需求。
（二）输送特性与流态的研究
Denn等人在研究煤粉密相气力输送的过程中，发现煤粉流态的变化对于输送性能有着极大的影响。研究团队对气液两相流的流态图进行了系统研究，得出了不同流态下压降与气体速度关系的经验公式。
（三）煤粉流化状态与输送特性的研究
Tuzla等人针对竖直上升管内煤粉密相气力输送过程中出现的堵塞和回流等问题进行了探究，发现煤粉流态的变化与其流化状态密切相关。通过对煤粉流化状态的研究，研究团队提出了一种基于煤粉流化状态的控制策略。
三、竖直上升管内煤粉密相气力输送的物理模型
竖直上升管内煤粉密相气力输送是一种复杂的气固两相流动过程。为了便于研究和控制该过程，研究者们开展了竖直上升管内煤粉密相气力输送的物理模型研究。物理模型可以将竖直上升管内的煤粉气力输送过程抽象为一个宏观的控制系统，可以通过对物理模型的分析和仿真来预测和控制实际过程中的输送特性。
竖直上升管内煤粉密相气力输送的物理模型主要分为两类：基于平均流动理论的模型和基于颗粒流动理论的模型。
（一）基于平均流动理论的模型
基于平均流动理论的模型假设气体和固体颗粒的流动是均匀的。在此基础上，通过对连续相进行流体力学方程的推导，得到了多相流动的宏观运动方程，从而可以预测气体固体颗粒混合物的流动特性。该模型适用于气体与固体颗粒之间的摩擦力很小的情况，如气体速度较低的低速气力输送过程。
（二）基于颗粒流动理论的模型
基于颗粒流动理论的模型假设粒子床是深度起伏、不均匀的，颗粒间存在较大的摩擦力。基于此，通过解决颗粒相的运动方程、能量方程、质量方程，可以得到气固两相之间的相互作用力和运动规律。该模型适用于气体速度较高的高速气力输送过程。
四、竖直上升管内煤粉密相气力输送控制策略
竖直上升管内煤粉密相气力输送存在着诸多问题，如管道堵塞、煤粉回流、煤粉流化不良等。为了有效地解决这些问题，研究团队制定了一系列的控制策略。
（一）气体流量控制策略
气体流量是影响竖直上升管内煤粉密相气力输送性能的重要因素之一。通过调节气体流量，可以使压降适中，避免出现管道堵塞和煤粉回流等问题。同时，气体流量的调节还可以改变气固两相间的相互作用力，从而控制煤粉流化状态。
（二）颗粒流态控制策略
煤粉的流态对于竖直上升管内煤粉密相气力输送性能影响极大。因此，通过控制煤粉的流态，可以有效地改善整个输送过程的性能，如避免管道堵塞、煤粉回流等问题。研究者通过建立颗粒流态控制模型，可以精确地控制煤粉的流态。
五、结论
竖直上升管内煤粉密相气力输送是一种高效、节能、环保的输送方式。然而，在实际应用中，该方式存在着众多问题，如管道堵塞、煤粉回流、煤粉流化不良等问题，对生产效率和生产安全有着不可忽视的影响。针对这些问题，研究者们开展了丰富的研究工作，制定了一系列的控制策略。在未来的研究中，可以进一步探究竖直上升管内煤粉密相气力输送机理，提高其输送性能和控制水平。