磁流化床氣固兩相流動的數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、磁流化床將流態(tài)化技術(shù)與電磁技術(shù)相結(jié)合,是一種新型、高效的流態(tài)化技術(shù).由于氣固流化床具有流化質(zhì)量高、穩(wěn)定性好,床層壓降小等優(yōu)點,在化工,能源,環(huán)保,生物和食品等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景.該文從理論分析,數(shù)值模擬和實驗研究三個方面闡述并解釋了磁流化床內(nèi)氣固兩相流動的流動特性,并在實驗過程中,對磁流化床的實驗裝置進(jìn)行了部分改進(jìn),提高了磁流化床的運行效率.具體內(nèi)容如下:理論分析部分:首先從磁流化床內(nèi)氣固兩相流場中的受力狀況出發(fā),說明了磁場力怎

2、樣消除并抑制氣泡的生長;然后分析了在外加磁場的作用下,磁流化床內(nèi)的流動特性和磁流化床的操作范圍.數(shù)值模擬部分:首先使用GAMBIT按照實驗裝置的實際尺寸建立一個二維流化床模型,然后對二維模型劃分網(wǎng)格、設(shè)定邊界層;在完成了幾何模型的設(shè)置后,將模型導(dǎo)入Fluent軟件中,利用Fluent設(shè)定實驗中氣固兩相的物性參數(shù)并同時完成邊界條件和初始運行條件的設(shè)定,接著對數(shù)值模擬過程進(jìn)行迭代,最后將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果相比較.結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果基

3、本符合實際的磁流化床運行狀況.實驗部分:對磁流化床實驗裝置作了如下改進(jìn):1)將Helmholtz線圈之間的軸間距拉長至1.5倍線圈半徑長度以增大磁場的均勻范圍;2)將布風(fēng)板改進(jìn)為風(fēng)帽式結(jié)構(gòu),它具有布風(fēng)均勻,不易堵塞的優(yōu)點,可以獲得較好的流化質(zhì)量.實驗中主要對磁流化床中氣固兩相流場的流動特性及床層壓降的變化規(guī)律進(jìn)行了觀察測定,并且利用磁流化床床層壓降隨氣流速度變化而發(fā)生變化的特點,確定了床層到達(dá)起始流化狀態(tài)和磁穩(wěn)狀態(tài)的條件.通過數(shù)值模擬結(jié)

4、果的氣固兩相等勢圖可以觀察到,對于無磁場狀況下的流化床,床層內(nèi)氣固兩相擾動劇烈,有大量氣泡出現(xiàn).而在外加磁場作用下,磁場強度的不同對氣固兩相的影響也不同:在弱磁場作用下,氣固兩相受磁場力影響很小,擾動依然劇烈,氣泡出現(xiàn)頻繁;在中等磁場作用下,氣固兩相流在大部分區(qū)域流動均勻,但局部仍有一些小擾動;而在高磁場強度作用下的氣固兩相流場流動均勻,床層內(nèi)沒有局部擾動,也沒有氣泡出現(xiàn).這些結(jié)果與實驗一致,表明該文建立的氣固兩相模型基本符合磁流化床的