含液流化床中氣固流動和液體分布的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在能源、化工、材料、食品等行業(yè)中，氣-固流化床反應(yīng)器由于其高效的傳熱傳質(zhì)與連續(xù)處理大量顆粒的能力，得到廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，流化床處理顆粒的性質(zhì)也發(fā)生改變，其中較為常見的是顆粒間摻有液體的含液流化床，由于液體的存在使得顆粒間存在較大的粘性，從而導(dǎo)致其流化特性異于傳統(tǒng)的無粘干燥顆粒，進(jìn)而對流化床反應(yīng)器的效率及運(yùn)行安全等方面產(chǎn)生影響。因此，研究含液流化床內(nèi)氣固流動規(guī)律及液體分布特性，對此類流化床反應(yīng)器的設(shè)計運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

2、r>　　本文基于CFD-DEM數(shù)值模擬方法，在遲滯碰撞模型的基礎(chǔ)上發(fā)展?jié)耦w粒碰撞模型，分別研究了液體均布的無埋管和有埋管含液流化床、液體動態(tài)非均布的噴霧干燥流化床內(nèi)的氣固流動規(guī)律。論文的主要工作總結(jié)為以下幾個部分:
　　基于遲滯碰撞模型，發(fā)展?jié)耦w粒碰撞模型。該模型將濕顆粒碰撞的能量耗散分階段考慮，分別在碰撞的加載和卸載階段考慮液體潤滑力(lubrication force)和液橋力引起的動能耗損，該模型可以同時考慮液體粘性和液體表

3、面張力對碰撞的影響，預(yù)測顆粒碰撞反彈或粘結(jié)等現(xiàn)象。
　　應(yīng)用上述濕顆粒碰撞模型，考察了液體均布的含液流化床內(nèi)氣固流動規(guī)律，如流動形態(tài)、床層壓力、顆粒相體積份額、顆粒速度及顆?；旌锨闆r等。研究發(fā)現(xiàn)，濕顆粒在粘性作用下發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，氣泡邊界不規(guī)則，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w溝流;床層壓力波動隨粘性增大先增大后減小;干燥顆粒的時均速度呈現(xiàn)良好的環(huán)-核運(yùn)動模式，中高粘性顆粒的環(huán)-核運(yùn)動模式減弱;顆粒粘性增大，混合速率降低，高粘性條件下混合進(jìn)度幾乎停滯

4、，出現(xiàn)流化失效。
　　在此含液流化床的基礎(chǔ)上，在床內(nèi)布置了若干埋管，考察床內(nèi)的氣固流動規(guī)律（流動形態(tài)、床層壓力、氣固速度及顆?；旌锨闆r等），并探究了埋管對濕顆粒流化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在高粘性條件下，埋管會使床內(nèi)顆粒整體速度降低，并促進(jìn)顆粒團(tuán)聚，加速流化失效;埋管導(dǎo)致顆粒運(yùn)動發(fā)生較大幅度的轉(zhuǎn)向，并將顆粒環(huán)核流動分解為若干小環(huán);濕顆粒在埋管上方易發(fā)生堆積，床層中上部且靠近壁面的埋管附近區(qū)域的局部流化不良現(xiàn)象最為嚴(yán)重。
　　進(jìn)一步

5、以噴霧流化床為例，研究了液體非均勻分布條件下氣固流動規(guī)律?？疾炝藝婌F流化床在不同噴霧強(qiáng)度、熱風(fēng)溫度條件下的氣固流動和液體分布規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，顆粒經(jīng)歷中心筒噴霧區(qū)的噴霧過程，在中心筒及拋灑區(qū)，顆粒濕度增加，易形成團(tuán)聚物，在環(huán)形區(qū)，顆粒加熱濕度減小，團(tuán)聚物解體;團(tuán)聚物的尺寸與噴霧強(qiáng)度大小有關(guān)，團(tuán)聚物解體位置與噴霧強(qiáng)度及熱風(fēng)溫度有關(guān);顆粒表面液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)在環(huán)形區(qū)的分布遵循由上到下逐漸減小的特征，在噴霧強(qiáng)度較高時更明顯;噴霧強(qiáng)度和熱風(fēng)溫度對與床