较大流量多支管流量分配实验与数值模拟

　2006年1月重庆大学学报(自然科学版)Jan.2006　第29卷第1期JournalofChongqingUniversity(NɑturɑlScienceEdition)Vol.29　No.1　　文章编号:1000-582X(2006)01-0041-04较大流量多支管流量分配实验与数值模拟3钟贤和,张　力,伍成波(重庆大学动力工程学院,重庆　400030)摘　要:许多烟气加热过程涉及到较大流量多支管流量分配均匀性问题.因此对这类较大流量多支管的流动情况进行了数值模拟和实验研究,得到了分配管内的流动规律及实现流量均匀分配的方法.实验表明,改进分配管结构,可以实现较大流量多支管的流量均匀分配.关键词:流量分配;多支管流动;加热装置　　中图分类号:TK16文献标识码:A　　在许多工艺加热过程中,采用燃料燃烧烟气加热,可以有效地控制加热速度及温度分布,达到可靠、安全、经济的目的.燃烧加热装置主要由燃烧室和分配室两部分组成,分配室带有多根喷管,要求分配室各喷射管的烟气流量分布均匀[1].这种较大流量气流多支管流量均匀分配问题是较复杂的,但也是工程应用中不可避免的.文中对这类较大流量多支管内流动情况进行了数值模拟和实验研究,得到了分配管内的流动规律和改进流量分配均匀性的方法.通过在支管入口添加挡板,沿程缩小支管入口面积的方法,改进分配管结构,可以较好的实现流量在各支管的均匀分配.研究结果为较大流量多支管流量均匀分配技术的应用奠定了基础.1　流量分配管结构与理论分析笔者采用重庆大学设计的燃烧加热装置烟气分配室作为较大流量多支管流量分配实验装置.实验的流体为空气,从左端入口管进入,从4个喷管喷出,末端封闭.以符号d表示入口管直径,D为总管直径,L1～L4分别表示各支管的入口矩形截面的长度.为简便起见,以图1的左右代表各方位,支管靠近总管位置为里,另一端为外.对分配问题的主要研究方法是应用能量守恒和动量守恒对流体进行总体衡算[2].上游、下游和支管参数分别用下标1、2、e表示,对分配管中的分配节进行分析.图1　流量分配管结构图动量平衡:p2-p1=ρ(U21-U22),(1)　　能量平衡:p2-p1=ρ2(U21-U22).(2)　　综合上述2式,考虑各自估算的误差,引人校正系数k,则p2-p1=kρ(U21-U22),(3)式中,k也称为动量交换系数,其值一般为0.3～0