熟料顆粒角速度實驗及預測研究

聞 巖，鞠艷旭，黃泊霖，袁 林

(燕山大學機械工程學院，秦皇島 066004)

0 引 言

在水泥熟料冷卻過程中，熟料顆粒在推料棒的推動作用下除發生移動外還產生旋轉運動，增加了顆粒與空氣間的換熱面積，進而增大了整體的換熱強度。因此，在水泥熟料的換熱研究中，表征這種旋轉運動程度的顆粒角速度規律是強化換熱分析的重要參數之一。

關于顆粒運動對換熱的影響，國內外一些學者進行了初步研究。李斌等[1]應用耦合的計算流體力學和離散單元法，分析了浸沒管對噴動床內顆粒運動和換熱特性的影響，研究表明浸沒管增加了顆粒碰撞運動，提高了床內顆粒的平均溫度。王志宇等[2]引入顆粒擬總溫表征顆粒的平動和旋轉速度脈動，建立了顆粒碰撞過程中平動和旋轉運動共同作用的粗糙顆粒動力學模型，模擬研究了鼓泡流化床內粉煤顆粒的流動-反應過程。Hetsroni等[3]通過球形顆粒在加熱壁面上順流和逆流方向的滑動和滾動實驗，研究了顆粒運動和旋轉對加熱壁面溫度分布和湍流邊界層傳熱的影響。Rokhman[4]考慮到顆粒的運動，在顆粒線速度、角速度和溫度脈動二階矩方程的基礎上，將固相的運動方程和傳熱方程封閉起來，用湍流氣體能量方程計算了載流介質的脈動特性。以上研究表明，在換熱過程中，顆粒運動對換熱效果具有較大影響，不能忽略。目前的研究大多對單個顆粒進行研究，顆粒群運動對換熱影響的研究較少。

目前關于顆粒旋轉的研究主要集中在理論分析和數值模擬[5-8]，實驗研究相對較少。……