流化床內(nèi)顆粒分離的數(shù)值研究.pdf

1、作為一種高效的氣固接觸技術(shù)，流化床技術(shù)不僅提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，還有利于環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約。顆粒的混合與分離在流化床操作中具有非常重要的意義，在設(shè)計(jì)流化床反應(yīng)器時(shí)，往往要求床層混合均勻、氣固接觸良好，同時(shí)還要防止床層出現(xiàn)物料分層及底部的非流態(tài)化現(xiàn)象。離散單元法(DEM)能夠直接追蹤每個(gè)固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而更真實(shí)的反映顆粒間的作用，因此在氣固兩相流問題的研究中得到了廣泛的應(yīng)用。本文將采用基于離散單元模型的開源軟件MFIX來模擬流化床

2、內(nèi)雙組分顆粒的分離行為，同時(shí)考慮摩擦力和恢復(fù)系數(shù)的影響，研究流化床內(nèi)氣固兩相的流動(dòng)行為和床內(nèi)顆粒的分離過程。
　　應(yīng)用離散單元法模擬了流化床內(nèi)的氣固流動(dòng)行為。首先通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證程序的準(zhǔn)確性和可行性，結(jié)果顯示模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合良好。然后研究流化床內(nèi)組分干顆粒的流動(dòng)特性，結(jié)果表明：在床內(nèi)的氣固流動(dòng)穩(wěn)定后，兩種顆粒組分會達(dá)到一種混合與分離的動(dòng)態(tài)平衡，小顆粒的運(yùn)動(dòng)幅度有所減小，大顆粒則基本停在0.03m高度附近做小范圍的蠕

3、動(dòng)；在同一床高處，大顆粒和小顆粒的速度曲線均呈凸型，小顆粒的溫度要大于大顆粒溫度，而且小顆粒的溫度曲線波動(dòng)相對劇烈，大顆粒的溫度曲線波動(dòng)平緩。此外，還分析了表觀氣速對顆粒系統(tǒng)分離的影響，結(jié)果表明表觀氣速太大或者太小均對流化床內(nèi)顆粒分離不利。
　　考慮摩擦力對顆粒分離的影響，采用DEM軟球模型模擬流化床內(nèi)的氣固流動(dòng)。結(jié)果表明：相同的模擬條件下，采用GP曳力模型時(shí)顆粒系統(tǒng)的分離效果比采用KHP曳力模型好；摩擦力阻礙了顆粒的分離行為，使

4、得流化床內(nèi)氣固流動(dòng)穩(wěn)定后顆粒的分離程度降低，并且延長了顆粒系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定分離狀態(tài)的時(shí)間；摩擦力使得流化床內(nèi)BL顆粒瞬時(shí)固相體積分?jǐn)?shù)分布出現(xiàn)了較大的差異，摩擦系數(shù)越小，曲線波動(dòng)較大；摩擦力對顆粒分離過程同樣有著顯著的影響，摩擦系數(shù)越大，顆粒分離曲線波動(dòng)越劇烈；法向彈性系數(shù)越大，流化床內(nèi)顆粒的分離程度越低。
　　引入Mikami模型描述顆粒間的液橋力作用，應(yīng)用離散單元法模擬了流化床內(nèi)雙組分濕顆粒的流動(dòng)特性。結(jié)果表明，液橋力會阻礙濕顆粒間