【摘要】：鼓泡流化床已廣泛應用于化工及能源等領域,它們的特點是有更高的傳熱能力和良好的混合。但是另一方面,由于缺乏全面的了解,在這些系統(tǒng)中所涉及的復雜流體動力學使得它們的設計非常困難,設備規(guī)模有限。在許多應用中,水平管的插入是增強傳熱速率,化學轉化處理,和固體的流通與分配。但是這些水平管使流化床中的流體動力學更加復雜。而且水平管同樣受到顆粒的不斷沖刷,受到磨損,因此研究水平管對流化床內的流體力學的影響對于此類反應器的設計和應用至關重要。本文采用流體力學模擬軟件FLIUENT 6.3,對內置水平管流化床內氣固兩相流體力學特性進行了系統(tǒng)的模擬研究,并通過與實驗結果進行對比,檢驗數(shù)值模擬的合理性。首先,采用實驗和數(shù)值模擬相結合,考察了無管流化床和內置水平管流化床里的時均空隙率與膨脹率變化。研究結果表明,內置水平管流化床在管排區(qū)域的時均空隙率徑向分布較為均勻,而無管流化床的平均空隙率在徑向分布上是中心附近高,邊壁附近低。相同表觀氣速下,有管的流化床中的平均空隙率大于無管流化床的,但是隨著表觀氣速的增大,兩者的膨脹率有逐漸接近的趨勢。其次,通過數(shù)值模擬研究了不同水平管直徑、不同管排角度、不同管排數(shù)對流化床內湍動能、速度矢量以及壓力脈動值等參數(shù)的影響,確定本次研究最佳的水平管分布。研究結果表明,水平管直徑過大影響返混,過小容易引起氣穴現(xiàn)象；管排角度能夠影響固體顆粒分布和氣泡尺寸；管排的數(shù)量能夠影響床內氣泡的上升頻率和氣泡大小。最后,采用光導纖維系統(tǒng)考察了加壓內置管流化床內的氣泡特性。結果發(fā)現(xiàn)：在管排區(qū)域處在不同壓力下氣泡尺寸、上升速度及氣泡頻率的徑向分布都較為均勻；前兩者的軸向分布在管排區(qū)域處波動,在管排區(qū)域上部氣泡尺寸逐漸增加,而氣泡頻率在管排區(qū)域及下部基本不變,在管排區(qū)域上部的氣泡頻率降低；氣泡尺寸隨著操作壓力的增大,先增大后減小,隨著表觀氣速的增加而增加；氣泡上升速度和頻率隨著操作壓力和表觀氣速的增大而增大,而高壓對氣泡尺寸和上升速度的作用減弱。
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【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.13

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本文編號：2171077