液滴降落過程的數(shù)值研究.pdf

1、顆粒一流體兩相流廣泛存在于工業(yè)過程中，如噴淋造粒、煙氣除塵、噴霧與流化干燥等。因該類過程影響因素眾多、機(jī)理復(fù)雜，在相關(guān)的化工設(shè)計中，多采用宏觀的經(jīng)驗公式對傳遞參數(shù)進(jìn)行估算，而忽略了微尺度條件的傳遞特性。且經(jīng)驗公式多針對特定的物系和特定的操作范圍，普適性較差。以此獲得的工藝參數(shù)與實際相比往往存在較大偏差，由此增加物能消耗，加重環(huán)境負(fù)擔(dān)。其中，噴淋造粒工藝的設(shè)計尤其需要顆粒形狀變化規(guī)律以及運動規(guī)律的指導(dǎo)。在國家清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗的要求下，如

2、何以更準(zhǔn)確的方式描述氣液兩相流的傳遞特性，對于改進(jìn)化工過程設(shè)計參數(shù)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本研究針對造粒塔噴淋造粒工藝的要求，采用計算流體力學(xué)方法對單液滴在氣流中運動過程的動力學(xué)和傳遞特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，以期為該工藝的設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 對液滴形態(tài)的模擬結(jié)果顯示，液滴在逆流氣流中運動發(fā)展經(jīng)歷了一個先拉伸后收縮再拉伸的振動過程，最終成為一個穩(wěn)定的近似圓球的形狀；獲得了液滴在發(fā)展過程中拉伸和收縮狀態(tài)時的壓力場及流場信息；

3、得到了液滴達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時的形狀及發(fā)生形變的條件，獲得了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)液滴的形變參數(shù)及發(fā)生形變時的壓力場和流場的信息。模擬結(jié)果顯示，進(jìn)口氣速的大小對液滴的形變影響不大。 通過對液滴所受曳力的數(shù)值模擬獲得了300)時，液滴所受的曳力明顯小于液滴處于穩(wěn)定運動(dU/dt=0)時所受到的曳

4、力，兩者之間的最大和最小相對偏差分別為33.1％ 和16.8％。采用Colbum類比律，由相間動量傳遞信息類比得出了Re數(shù)在30至500范圍內(nèi)，Nu數(shù)和Sh數(shù)在液滴加速過程中的變化規(guī)律。從而獲得了相際對流傳熱系數(shù)h和對流傳質(zhì)系數(shù)k<,c>的變化規(guī)律。結(jié)果顯示，相際對流傳熱系數(shù)h和對流傳質(zhì)系數(shù)k<,c>隨Re數(shù)的增大而不斷增大。 對高溫水滴在常溫逆流空氣中的降落過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。獲得了高溫液滴內(nèi)部及其周圍空氣的溫度場信息