循環(huán)流化床提升管內(nèi)氣固兩相流的DEM數(shù)值模擬.pdf

1、作為一種高效、無(wú)氣泡的氣固接觸技術(shù),循環(huán)流化床在催化裂化、干燥、發(fā)電、燃燒、脫硫等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,作為循環(huán)流化床的主反應(yīng)器,提升管內(nèi)的氣固流動(dòng)行為對(duì)兩相之間的動(dòng)量、質(zhì)量和能量的傳遞有很大的影響。離散單元法(DEM)直接追蹤每個(gè)固體顆粒的軌跡,能夠更真實(shí)的反映顆粒間的作用,因此,在氣固兩相流問(wèn)題的研究中得到了廣泛的應(yīng)用。本文采用離散單元法對(duì)提升管內(nèi)氣固流動(dòng)特性進(jìn)行了研究,利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型引入氣相的湍流作用,考慮滾動(dòng)摩擦的影響,干顆粒和

2、濕顆粒系統(tǒng)分別引入了范德華力和液橋力的作用。
　　應(yīng)用離散單元法模擬了提升管內(nèi)的氣固流動(dòng)行為。首先與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證程序的可行性,然后研究了提升管內(nèi)均一粒徑顆粒及多分散顆粒的的流動(dòng)特性,此外,還考慮了表觀氣速和顆粒循環(huán)速率的改變對(duì)顆粒流動(dòng)的影響。結(jié)果顯示模擬與實(shí)驗(yàn)吻合較好,只是模擬值比實(shí)驗(yàn)值稍低。通過(guò)對(duì)均一粒徑顆粒流動(dòng)的模擬,結(jié)果表明:提升管內(nèi)氣固兩相流動(dòng)具有較強(qiáng)的不均勻性,而且都存在一定程度的返混現(xiàn)象;增加表觀氣速,顆粒濃度降

3、低、軸向速度增大,顆粒分布更均勻;增加顆粒循環(huán)速率,顆粒濃度增大,速度變化很小,顆粒分布的不均勻性加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)多分散顆粒流動(dòng)的模擬,結(jié)果顯示:提升管內(nèi)不同粒徑顆粒的流動(dòng)行為有較大的差別,大顆粒的濃度大于小顆粒的濃度,沿徑向方向大顆粒濃度呈現(xiàn)邊壁濃、中心稀的環(huán)核流動(dòng)結(jié)構(gòu),而小顆粒濃度則是中心濃、邊壁稀的分布,與大顆粒相比,小顆粒的軸向速度和溫度更大。
　　引入Mikami模型描述顆粒間的液橋力作用,通過(guò)比較,忽略了范德華力的影響,應(yīng)