磁流化床氣固兩相流動特性及其應用的研究.pdf

1、磁流化床利用外加磁場調節(jié)、控制床內的氣固兩相流動，可以實現(xiàn)鼓泡流化到穩(wěn)定流化的轉變，在磁穩(wěn)流化狀態(tài)下，流化床具有無氣體短路、氣固接觸好、床層壓降小、流通截面大等優(yōu)點，彌補了常規(guī)流化床的不足，有望在環(huán)境保護、分離吸附、生物與化學反應等工業(yè)領域得到廣泛地應用。深入、系統(tǒng)地研究磁流化床的氣固兩相流動的特征對指導磁流化床的工程設計、運行，促進磁流化床的應用推廣有著十分重要的意義。 本文首先從理論上建立了磁流化床氣固兩相流動的動力學模型。

2、磁流化床中的氣固兩相流屬于有磁場力作用的稠密氣固兩相流，故本文著重從解決磁流化床中氣固兩相之間的耦合作用出發(fā)，基于雙流體模型，結合顆粒運動的動力學理論，構建出描述磁流化床氣固兩相流動特性的控制方程。它不但有效地解決了固相顆粒的湍動以及顆粒間的碰撞、摩擦等因素對氣固兩相流動的影響，而且考慮了氣固兩相之間湍動能的相互作用，更好地反映出氣固兩相的湍動對各自流場分布的影響。 應用計算流體軟件FLUENT對磁流化床氣固兩相流動進行數(shù)值模擬

3、。數(shù)值計算主要考察磁場強度對氣固兩相流動的影響，本文通過對無磁場、弱磁場、適度磁場的兩種粒徑的顆粒分別在三種氣體表觀流速比的工況下的氣固兩相流動進行數(shù)值計算，得到反映其流動特征的固相體積濃度分布、床層壓降分布。同時，將數(shù)值計算結果與實驗研究獲得的數(shù)據(jù)進行比對，證明了本文所建立的模型的適用性以及數(shù)值模擬預測結果的可靠性與準確性。 為充分地掌握磁流化床氣固兩相流動的機理，在數(shù)值模擬的同時，本文還對磁流化床的流化特性進行了實驗研究。實

4、驗中采用數(shù)字式差壓傳感器對床層壓降及波動進行了測定，并以此確定出磁流化床顆粒流化的最小鼓泡流化速度，進而得到各工況條件下磁穩(wěn)操作區(qū)域的范圍。在實驗研究的基礎上，結合實驗數(shù)據(jù)，對無量綱數(shù)Re、Ar、Er進行回歸分析，得出確定磁穩(wěn)區(qū)域的實驗關聯(lián)式。根據(jù)關聯(lián)式可方便地給出磁穩(wěn)流化床具體的運行參數(shù)，這對磁穩(wěn)流化床的應用研究有著積極意義。 研究磁流化床氣固兩相流動特征的目的就是為磁流化床的應用研究提供理論依據(jù)。本文在已有研究的基礎上，面向