钢球磨煤机的流动阻力

1、钢球磨煤机的流动阻力f-.劈粥L/(74一IJ热力发电1993年第5期,0_-_-E_lE#l_=目=j一L黝钢球磨煤机l的流动阻力西安交通大学里竖'722摘要A正确确定钢球磨蜉机的流动阻,是选择燃煤电厂制粉系统的前提,同时也是关系到电厂制粉设备运手j经济性的重要问题.本文将试验结果和理语研究相结合,提出j计算钢球磨煤机流动阻力的方法,为制定我国制粉系统设计标准提供j依据前言低速钢球磨煤机在我国燃煤电站广泛应用,为了合理选用排粉机,保证磨煤机的磨煤出力和干燥出力,正确确定磨煤机本身的流动阻力是非常必要的.国内对钢球磨煤机制粉系统设计,一直采用前苏联1958年标准.其中,对于不包括弓入管

2、,引出管的钢球磨煤机简体的阻力计算采用下式AP,一(J十o.8dq)-PaI1)式中一不包括引入管,引出管的磨煤机阻力系数,取一3.1O一粗粉分离器前煤粉浓度,kg/kg一按出口轴颈全截面计算的干燥剂速度,mh;P一出口轴颈处干燥剂的密度,kg/m.式(I)是四十年代的试验研究成果,1971年前苏联新标准0中,对于不包括引入管,引出管的钢球磨煤机的阻力按下式计算:,只一(2+十.4-景)×(1+o.8%z)-Pa(2)_d.式中一引入管与进口轴颈联结的喉口或引出管与出口轴颈联结的喉口不带粉气流的局部阻力系数,取量一0.4:一磨煤机简体入口端不带粉气流膨胀的局部阻力系数;一出口端不带粉

3、气流收缩的局部阻力系数;-一不带粉气流流经简体的阻力系数,取一0.5;L一磨煤机简体的长度,m;D一筒体直径,m.本文拟对各参量的计算方法进行一些探讨1气流膨胀局部阻力系数,;当干燥剂漉经k口轴顼进入磨煤机筒体时(图1),由于流通截面突然扩大+气流膨胀,将发生所谓的"冲击"损失.着入口管内流体速度分布均匀且处于紊流情况下,即髓一蜘Da/v>1O'时,气流膨胀的局部阻力系数仅决定于小截面(入口轴颈)与大截面(磨固1气巍膨胀巍捌琨失煤机筒体)面积的比值/.其值按下式确定】:=dP/警-(1一)(3)实际上,突然扩大前的入口轴颈出口上千燥剂的速度分布不会是均

4、匀的,此时局部掼失会随不均匀性的增大而增加.若干燥剂的速度分布符合如下规律(图2):=(卜)1此时局部阻力系数按下式计算;一+一(4)式中H=/F.M-.一唑一一七兰=:囝2口轴颈出口端速度分布一嘉不同m(中间变量)值时,一,()示于图3和表1.当m一.时,相当于速度均匀分布.表1值图3气瘫磷胀局部阻力系数/00.1O.2m30.40.S0.60.70.8l,01,02.702,422.141,901,661.451.261.090,94O,01.352.001,741.511.291.000,930.770.650.53O.362.O1.501.281.080.89O.72O.590.46O

5、.35O.270.163,Di,251.毗D.850.68D.530.41D.300.20D.1jD.074,01,150.950.770.62O.470.350,250.170.110.05'7,D1,06D,850,690.530.41D,29D.19D.120.080,02.1.0OO.820.640.480.360.250,160.09D.0405前苏联1971年标准和以后的文献4,5中,计算磨煤机入口端不带粉气流膨胀的局部阻力系数按图4曲线查取相当于m一5.2时(此时一1.d,一1.099)按式(4)计算的结果.即+1.099一2.069'(5)圈4气流膨胀,收缩时局

6、部阻力系数2气流收缩阻力系数喜干燥剂从磨煤机简体进入出口轴颈管时,由于流通截面突然缩小,台发生与膨胀情况类似的冲击损失,如图5所示.这种损失主要是?商体从大的简体截面进入出口轴颈小截面时?受压缩的流体(C-C截面)扩张至整个截面(O-O截面)时表现出来的.图5气流救鳍流动损失当Re一D0>lO'时,突然收缩时的局部阻力系数,采用如下线性关系:=P/一o.5(1一)(6)该式是已故前苏联着名学者ILE,tIFJIbqIIK在四十年代的研究成果.后来他在整理不同研究者试验结果的基础上,得到更精确的计算公式F,=0.5(1一r0)(7)f'2式(6)和式(7)计算结果列

7、于表2.表2值截面面积比,OOlO203O.j0.6D.7O,8lO按式(6)计算,.O,5OO45O.4OO,35O.3OO,25O2OO.5O100.O5Or按式(7)计算.仉5OO,46O42O.38O34O,3O0,25O2OO.15009O入口轴颈内,干燥剂流速咖一2O26m/s;出口轴颈内为l822m/s.均能保证雷诺数Re>10'.3磨煤机筒体总阻力系数=2岛+,+,+告一0.8+品,+0.5告(8)国产钢球磨煤机和前苏联产钢球磨煤机总阻力系数计算结果列于表3和表4.艘4N'fq日lq*窘掰精普-曼诌日.暑.2.蠹.酬詈堇§舞器嚣器蠹蠹辩嚣

8、嚣器宝嚣ninlli蜷Nil口ll吕吕口妊口口簌幡赶璜1lI鹱脚誊罪圃I自.I自d0-一口噼l训陌,蔷书dp巍.舞g譬要=宝尉盆号墨嚣器三蛙苫寡苫吾錾骂三目音鲁鲁目冒一8一糕垛圆撞晕辚留莆鼯扎甾拣柱计并表明,国产和前苏联的钢球磨煤机,其轴径流通面积与简体截面积的比值Fo/Y均在0.O50.22范围内.为便于计算钢球磨煤机阻'系数,将,.干,的计算值列于表5和图6.表5气流膨胀局部阻力系数,和收缩局部阻力系数晏截面面积比o/=2/rb按式(5)计算托式(61计算按式(7)计算.1.o990.o520o.4750.48lO.O5l5.67o0714.29o.9590.4740o8l2.5O

9、u9|oo.46o0.470o.090.92l0.4550.465O.10l0.0o0.902仉45oo.462O.11g09o.45o.458ml20.8650440o.4540l30.8O|350.14o.8290.30仉47o.156.660.81iO.|250.430166.25|20ol75.880.7760l5o4350l胄5.56o.7590.l00|3lo.195.26O742o405o.2o5.00o725o.4ooo|23o.214.760.708o.395o.419o.22|.5506蚰o.39o0159一囤6和,.和流速磨煤机出盯端干燥剂的密度:p一+kg/m(i0)式

10、中9一磨煤机出口端干燥剂质量,k/ks;一磨煤机出口端干燥剂容积,m/I【g当只用热空气作干燥剂时:一(1+z如l+kg/kgf11)c呈m/ks(12)用热空气与再循环介质混合物作干燥剂时:=(+zgl+wkg/kg(】3)4粗粉分离器人口煤粉浓度一(三+).+m/ksr】4)计算磨煤机简体的阻力时,煤粉浓度取为粗粉分离器入口的煤粉浓度,其值按下式计算:一kg/kg(9)脂一干五式中一制粉系统中lkg原煤蒸发的水分,kg/k:一循环倍率,磨无烟煤时一3,磨烟煤,贫煤一2.2,磨煤一1.4;一相对Ikg原煤的干燥剂质量.ks/kg,由制粉系统热力计算确定;z一计算段上漏风占制粉系统总漏风的份额

11、,对直吹式系统取一0.8.中间储仓式系统z一0.85;一制粉系统漏风系数.5磨煤机出口端干燥剂的密度Plo用热空气,冷空气及再循环介质混台物作干燥剂时:一(r'l+r+r+gl+ks/k窑(15)T,一(+薏m./kg(J6)上述各式中:一干燥剂中热风份额,由制粉系统热力计算确定;一干燥剂中冷风份额;r一干燥剂中再循环介质份额;一磨煤机出口干燥剂温度,i一再循-介质密度,kg/m.,按下式计算:=啬AWm(+r+z1.一'.一1.285.O.804(17)磨煤机出口轴颈内干燥剂流速按下式计算:一/s一ms式中一出口轴颈流通截面积,m.6引人管及引出管的阻力式计算:r18)Vr=

12、m/s(22)下行干燥管出口干燥剂流量,ma/s,由下行干燥管热力计算确定.引入管内燃料浓度:一(10.4d)噩.s/S引入管的阻力按下式计算:=+o-8*)Pa(19)引出管的阻力按下式计算:apo=o(1+O.8砖)Pa(20)上述两式中:毒一引入管不带粉气流局部阻力系数;一引出管不带粉气流局部阻力系数一引入管内燃料浓度,ks/ks;一引入管内干燥剂密度.kg/ma;4一引入管内干燥剂速度,m/si一引出管内干燥剂速度,m,s引入,引出管的局部阻力系数喜和取决于它的结构形式常用的三种形式示于图7谭(a)椭园截面,=岳l23(b)槽形截面.一靠一0.7(c)圆形截面.=0.65田7f管和引出

13、管引入管内干燥剂流速:一/s(2i)式中一引入管流通截面积,mz;r,一引入管内干燥剂流量,ma,s,接下(23)式中一引入管以前漏风占总漏风份额.取一0.15引入管内千燥剂密度:=/kg/m(2d)式中一引入管内干燥知质量,I【g/kg;,一引入管内干燥剂容积,ra/kg.当用热空气作干燥剂时:=(1+zj,)l+0.4kg/kg(25)(与,)27丽3q-一;m¨/ks(26)用热空气与再循环介质混合钧作干燥剂时:一(十?+I蜀庸l+0.4AWksks(27)=畦+273+.4m/ks(28)用热空气,冷空气及再循环介质混合物作干燥剂日子:(r.+Krcgl+0.d's/

14、ks(29),=+273+.tIrl/kg(3O)引出管内干燥剂的流量和密度接第5节计算.综上所述,包括引入管和引出管在内,钢球磨煤机的总阻力为:(下转第22页).因素对疲劳和蠕变寿命的影响的大量实测数据的情况下,要确切地给出阎体在疲劳和蠕变交互作用下的使用寿命是极为困难的,有待于进一步的研究和探索.参考文献1稳态瞬态温度场有限元分析(ADINAT程序理论部分),梁醒培编,郑州机械研究所,1988年2K.J.贝斯,ADINA/ADINAT使用手册一自动动态增量非线性分析有限元程序,(美)机械工业出版社,1986年12月3有限元法及其应用,孙菊芳主编,北京航空航天大学出版社,1990.年7月d阮

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