雙組份鼓泡流化床中氣泡行為的模擬研究.pdf

1、氣固鼓泡流化床是一種重要的反應(yīng)設(shè)備，已廣泛的應(yīng)用到醫(yī)藥、食品、化工等工業(yè)領(lǐng)域。在工業(yè)應(yīng)用中，鼓泡流化床內(nèi)的顆粒通常是多組分顆粒，研究雙組分鼓泡流化床中不同顆粒屬性對床層內(nèi)流動特性的影響非常必要。氣泡是氣固鼓泡流化床內(nèi)流動特性中最顯著的特征，影響著床層內(nèi)熱量與質(zhì)量的傳遞、物料的混合等。目前對鼓泡流化床的研究多采用單組分顆粒，研究內(nèi)容主要是氣泡特性以及其對顆?；旌系扔绊?，而對雙組分鼓泡流化床的氣泡行為研究較少，特別是對雙組分顆粒特性對氣泡行

2、為影響的研究就更少，本研究正是針對這方面的問題展開研究，以豐富流態(tài)化理論。
　　本研究采用雙流體歐拉模型對雙組份鼓泡流化床內(nèi)氣泡行為進(jìn)行了模擬研究。通過考察不同碰撞恢復(fù)系數(shù)對床層內(nèi)顆粒速度、固相體積分率、床層壓降等的影響，獲得了適合的顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)。利用Matlab的圖像處理功能，對模擬獲得流場濃度相圖進(jìn)行一系列處理，從而獲得氣泡的直徑、速度等性質(zhì)。在不同流化氣速下對床層內(nèi)等密度體系（不同粒徑的硅膠）、不等密度體系（白云石和硅膠

3、）的氣泡特性，如氣泡直徑、速度、寬縱比等進(jìn)行深入的研究。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于雙組份體系，隨著流化氣速的增大，床層內(nèi)氣泡相體積分率增加，氣泡直徑隨床層高度近似線性增大；在床層邊壁區(qū)域氣泡數(shù)量較多，氣泡密度最大在徑向位置25mm和175mm，且隨氣速的增加，最大值降低；而在床層中心區(qū)域，隨氣速的增加氣泡密度增加。重組分顆粒的增加，在同一床層高度處氣泡直徑減??；當(dāng)床層高度較低時，重組分的增加氣泡密度先增大后減小再增大的變化；當(dāng)床層高度較高時，隨重

4、組分的增加氣泡密度先減小后增大并趨于穩(wěn)定。雙組分顆粒隨著第二組分顆粒密度的增加，氣泡直徑減小，氣泡直徑增長速率減小，這是由于床層密度增加，氣泡承受更大壓力；氣泡寬縱比接近于1的分率減小，意味著顆粒組成密度增大，氣泡形狀更趨于不規(guī)則。對于由不同粒徑的硅膠顆粒組成的雙組分鼓泡流化床：粒徑差異的增大，氣泡直徑減小，氣泡直徑的增長速率也降低；但顆粒直徑對氣泡速度影響較小，氣泡速度隨床層高度逐漸增大；而顆粒粒徑差的減小，氣泡寬縱比分布更集中。對于