小型提升管氣固兩相流冷模實驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、氣固兩相流態(tài)化體系滲透在現(xiàn)代石化、能源、冶金以及環(huán)境工程等各個領(lǐng)域。本研究對重質(zhì)油加工國家重點實驗室12mm小型提升管冷模實驗裝置中的流動參數(shù)進(jìn)行實驗測量，以此研究小直徑提升管反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動規(guī)律。此外，本研究中還應(yīng)用計算流體力學(xué)方法(CFD)模擬小型提升管反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相的流動行為。 冷態(tài)實驗結(jié)果表明：在氣固提升管中，床層壓降隨顆粒循環(huán)量的減小而減小，同時提升管下部加速段的壓降減小的更為明顯。隨著顆粒循環(huán)量的增大或表觀氣速

2、的減小，不同軸向位置的顆粒濃度都呈現(xiàn)增大的趨勢。表觀氣體速度對于顆粒速度的影響非常顯著。提升管中心區(qū)顆粒速度隨著床層高度的增加而增加，即顆粒濃度隨床層高度的增加而降低。氣速一定的情況下，提升管中心區(qū)的顆粒速度的增加趨勢比邊壁要顯著。顆粒濃度在徑向上的分布呈中心低邊壁高的不均勻模式，即明顯的環(huán)核結(jié)構(gòu)。針對本研究所測量的小型提升管冷模裝置，運(yùn)用商業(yè)化流體力學(xué)計算軟件FLUENT模擬了裝置中氣固兩相的流動行為，進(jìn)而對小型提升管氣固流動狀況進(jìn)行

3、深入探討。數(shù)值模擬采用歐拉一歐拉雙流體模型，固相應(yīng)力采用顆粒動理學(xué)理論計算，氣固相問作用采用Gidaspow提出的曳力公式。對小型提升管進(jìn)行二維非穩(wěn)態(tài)模擬，對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計可以看出：通過上述方法進(jìn)行數(shù)值模擬計算可以比較準(zhǔn)確地描述提升管反應(yīng)器內(nèi)的非均勻流動結(jié)構(gòu)(包括顆粒分布在徑向上呈環(huán)核流動結(jié)構(gòu)和軸向上呈上稀下濃的結(jié)構(gòu)特征)。通過模擬可以得到顆粒擬溫度和顆粒相粘度，能夠較好地說明提升管內(nèi)顆粒碰撞情況。提升管內(nèi)不同的操作條件下軸向壓降、局部顆