鼓泡流化床曳力模型及氣固流動特性數(shù)值研究.pdf

1、流化床因具有優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)特性而成為石油化工等工業(yè)領(lǐng)域的重要設(shè)備。近幾十年來，人們發(fā)展和應(yīng)用計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)的方法來解決流化床放大設(shè)計(jì)過程中存在的問題。能否準(zhǔn)確地描述顆粒的受力，尤其是曳力，成為數(shù)值求解方法的關(guān)鍵。本文針對低顆粒濃度條件下顆粒所受曳力下降的問題，提出改進(jìn)的曳力模型，并耦合歐拉雙流體模型對鼓泡流化床內(nèi)的流動特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。隨后，本文又討論了顆粒尺寸分布對氣固流動的影響。所開展的具體研究內(nèi)容和獲得的相關(guān)數(shù)值結(jié)果

2、如下：
　　首先，構(gòu)建了改進(jìn)的曳力模型。改進(jìn)的曳力模型具有這樣的特點(diǎn)：曳力系數(shù)kgs在顆粒濃度αs(0.1,0.38)范圍內(nèi)低于Syamlal-O'Brien模型和Gidaspow模型的曳力系數(shù)，這與曳力下降的顆粒濃度區(qū)間吻合。
　　其次，進(jìn)行了鼓泡床內(nèi)氣固流動特性的模擬研究。研究結(jié)果表明，與Gidaspow和Syamlal-O'Brien模型相比，改進(jìn)的曳力模型對床層局部壓降的預(yù)測結(jié)果更好；隨著表觀氣速的增加，改進(jìn)的曳力模

3、型能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測床層膨脹；當(dāng)表觀氣速為0.36m/s時，相比于Gidaspow模型，改進(jìn)的曳力模型對顆粒時均軸向速度的預(yù)測能力得到明顯提升；當(dāng)表觀氣速為0.46m/s時，改進(jìn)的曳力模型對徑向顆粒濃度分布的預(yù)測結(jié)果明顯好于Syamlal-O'Brien模型；在氣泡當(dāng)量直徑方面，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符；在床內(nèi)顆粒流型方面，相比于Gidaspow模型，改進(jìn)的曳力模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測床內(nèi)渦的分布。
　　最后，進(jìn)行了群體平衡模型(PBM)