粉體流動與傳熱特性的離散單元模擬研究.pdf

1、波面型板移動床換熱器作為新型的換熱設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于其內(nèi)部密相顆粒流動與傳熱的復(fù)雜性，人們對其工作機(jī)理的認(rèn)識還遠(yuǎn)不能令人滿意。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，離散單元法(discreteelementmethod，DEM)數(shù)值模擬技術(shù)能夠?qū)?shí)驗(yàn)中難以測量的一些過程和細(xì)節(jié)進(jìn)行精度高的研究，因此成為目前研究的有效方法。 本文開發(fā)了基于離散單元法的密相顆粒流流動特性模擬的通用程序，并利用該程序?qū)Φ撞恐虚g開口平底移動床的顆粒流動實(shí)驗(yàn)

2、進(jìn)行了模擬和分析，驗(yàn)證了程序的正確性，為進(jìn)一步開發(fā)適合波面型板移動床換熱器流道內(nèi)的顆粒流動程序奠定了基礎(chǔ)。 對本文采用的復(fù)合肥顆粒的摩擦性質(zhì)進(jìn)行了探討。推導(dǎo)得出了濕顆粒的液橋力模型，運(yùn)用離散單元模型與顆粒液橋力模型相結(jié)合，對復(fù)合肥顆粒吸濕后，粉體休止角的影響進(jìn)行了初步研究。計算表明當(dāng)含水量較小時，對顆粒的靜態(tài)、動態(tài)休止角影響非常?。寒?dāng)含水量較大時，運(yùn)動過程中顆粒滯留，靜態(tài)休止角增大，動態(tài)休止角隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。 運(yùn)用離

3、散單元法對波面型板移動床換熱器流道內(nèi)的復(fù)合肥顆粒的運(yùn)動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。針對波形壁面這種復(fù)雜邊界形成的兩種流道，對堆積狀態(tài)下顆粒系統(tǒng)的受力規(guī)律、空隙率變化，流動過程中顆粒流型、受力、顆粒的速度、單個顆粒的軌跡跟蹤、空隙率等的變化進(jìn)行了詳細(xì)的研究。并建立了一個2D波面流道實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證了模擬的正確性。從而也為研究復(fù)雜顆粒系統(tǒng)提供了一種非常有效的途徑。 在獲得粉粒體流動參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合顆粒接觸(碰撞)傳熱模型，對粉粒體

4、在波形壁面流道內(nèi)的傳熱規(guī)律進(jìn)行了初步研究，為顆粒接觸傳熱建立完整的數(shù)學(xué)模型和物理模型提供基礎(chǔ)。模擬表明，當(dāng)粉粒體流速為零，即固定床狀態(tài)下，顆粒系統(tǒng)內(nèi)的溫度分布具有不均勻性：傳熱系數(shù)隨著時間的增加小幅波動后迅速降低，當(dāng)降低到某一值之后，降低的速度減慢；靠近波面板邊壁顆粒溫升較快，粉粒體中心區(qū)域顆粒經(jīng)歷較長時間達(dá)到穩(wěn)定值，且值較小。另外，模擬得到了粉粒體流速在30～150mm/min的范圍內(nèi)，顆粒的平均停留時間、傳熱系數(shù)、顆粒平均溫度的變化