填充床內(nèi)顆粒物料流動的實驗和數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、顆粒流動是材料制備工藝中比較普遍的現(xiàn)象，如稀土氧化物制備、鋼鐵材料制備的高爐、豎爐工藝等。豎爐內(nèi)顆粒物料的流動現(xiàn)象與豎爐的操作性能、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)，掌握填充床中物料的流動規(guī)律對認識反應(yīng)器的特性、進行反應(yīng)器操作和控制非常重要。研究室溫裝置內(nèi)顆粒物料流動規(guī)律是認識高溫豎爐內(nèi)顆粒物料流動現(xiàn)象的基礎(chǔ)。本文針對準二維室溫填充床內(nèi)顆粒物料流動現(xiàn)象進行實驗和數(shù)學(xué)模型研究。
　　以位于不同停留時間等值線上的示蹤顆粒分別標(biāo)繪出中心和偏心

2、卸料填充床內(nèi)穩(wěn)態(tài)物料流場(包括緩慢流動區(qū)和流動區(qū))，并研究了卸料速度對它的影響。以合適的物料流動表觀驅(qū)動力、物料流動阻力等的表達式為基礎(chǔ)，根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒原理建立了可以描述顆粒物料穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)學(xué)模型。利用 SIMPLE算法進行模型方程的離散求解。并利用實驗結(jié)果驗證了所建模型及其數(shù)值結(jié)果的可靠性。
　　實驗和數(shù)學(xué)模型研究的主要結(jié)果為：
　　①填充床內(nèi)存在明顯的物料流動區(qū)和緩慢流動區(qū)，任一水平高度上物料流動速度沿橫向分布不

3、均勻。中心卸料時，物料流動沿經(jīng)漏口的垂線占優(yōu)分布；偏心卸料時，在靠近壁面處形成物料流動的邊界層現(xiàn)象。卸料流量變化對流動區(qū)無明顯影響。
　?、隗w積力方向的表觀驅(qū)動力的表達式反映了物料流場與體積力場的較強方位對應(yīng)關(guān)系和填充床內(nèi)流動區(qū)和死料區(qū)共存的現(xiàn)象；物料流動阻力的表達式說明物料表觀速度越大，物料流通性越好，通過慣性維持物料流動狀態(tài)的作用變強。
　?、壅撐慕⒌倪B續(xù)介質(zhì)模型，能預(yù)測物料流動區(qū)、緩慢流動區(qū)和壁面附近的物料流動邊界層