流化床內(nèi)固液兩相流特性及底板布孔優(yōu)化的模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題已成為制約我國(guó)社會(huì)發(fā)展的重要問(wèn)題之一，而在諸多的環(huán)境問(wèn)題中水污染問(wèn)題又最為突出和嚴(yán)重，尤其是城市的快速發(fā)展產(chǎn)生了大量的生活污水，而這些生活污水大多都不經(jīng)處理直接排放到自然界的水體中，對(duì)河流、湖泊、海洋等的環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，要想恢復(fù)到自然狀態(tài)是十分困難的。水資源在我國(guó)并不豐富，而各種水體的污染，將使可利用的水資源進(jìn)一步減少，影響人民的正常生活及工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。要想實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，就必須對(duì)工業(yè)和生活污水

2、進(jìn)行凈化處理，發(fā)展建立一整套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水處理設(shè)備和方法，而在眾多的污水處理方法中生物膜污水處理技術(shù)由于其操作方便，運(yùn)行成本較低，而使其成為最重要的污水處理方法之一。
　　本文釆用RNGk-ε湍流模型結(jié)合歐拉-歐拉多相流模型對(duì)一典型的液流動(dòng)力流化床進(jìn)行數(shù)值模擬研究，比較了不同分布板開(kāi)孔形式下的多種物理量，從而確定出合理的流化床進(jìn)口分布板的布孔形式，分析了不同載體屬性及操作條件下流化床內(nèi)的固體體積分?jǐn)?shù)、流場(chǎng)流態(tài)、湍動(dòng)能及其湍動(dòng)能耗散

3、率等物理參量，從而確定了流化床的最優(yōu)操作參數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同運(yùn)行工況的優(yōu)缺點(diǎn)，從而使讀者可以根據(jù)需要選擇適合自已工況的分布板布孔方式、載體屬性及操作參數(shù)。通過(guò)分析比較，得出如下結(jié)論：
　?。?）通過(guò)對(duì)模型驗(yàn)證一的比較分析，發(fā)現(xiàn)釆用歐拉-歐拉多相流模型輔以RNGk-ε湍流模型可以很好的模擬流化床內(nèi)的固液兩相流。通過(guò)模型驗(yàn)證二對(duì)所選用的多相流模型、湍流模型及其邊界條件和數(shù)值求解方法進(jìn)行了驗(yàn)證，模擬值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，得出：所選數(shù)學(xué)模型、數(shù)

4、值求解方法及邊界條件可較好地模擬出流化床內(nèi)固液二相流的流動(dòng)特性。
　?。?）通過(guò)與布設(shè)其他形式的載體分布板相比，布設(shè)分布板A時(shí)載體顆粒在流化床內(nèi)處于完全流化狀態(tài)，形成均一流動(dòng)層，無(wú)局部高濃度區(qū)域，軸向濃度有波動(dòng)但是不明顯，流化床內(nèi)濃度分布最為均勻。載體在流化床內(nèi)軸向速度分布較均勻，無(wú)過(guò)大的速度產(chǎn)生，沿軸向和徑向軸向速度梯度變化較小。布設(shè)分布板A時(shí)，載體徑向速度分布范圍明顯大于布設(shè)其他分布板的情況，最大徑向速度為0.17m/s，在徑

5、向上載體顆粒之間的碰撞與摩擦程度更為激烈。
　?。?）在其他初始條件不變的情況下，隨載體粒徑的增大，流化床內(nèi)載體體積分?jǐn)?shù)和軸向速度均減小，床層的膨脹高度也明顯減小，流速均勻性和流態(tài)都變差。隨載體密度的增大，流化床內(nèi)載體體積分?jǐn)?shù)相應(yīng)變大，床層膨脹率和軸向速度均減小，流速均勻性變差，流態(tài)也變得不穩(wěn)定。隨載體初始填充高度的增大，流化床內(nèi)載體體積分?jǐn)?shù)相應(yīng)變大，軸向速度減小，床層膨脹率有小幅波動(dòng)，流速均勻性和流態(tài)都變差。隨流化床入口處液體速