【摘要】：流化床氣體分布的均勻性對于流體的流動特性、傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)都具有重要作用,是影響流化床流化的重要因素。流化床進(jìn)風(fēng)方式及氣體布風(fēng)板結(jié)構(gòu)有多種形式,但都應(yīng)滿足均布?xì)饬鞯幕緱l件。如果流化床氣體分布不均,會使固體顆粒在床層分布不合理,造成固體顆粒分布不均勻,影響床內(nèi)固體顆粒的整體流化。因此,對于流化床中流體流動行為的研究是很有必要的,其具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)方法對流化床內(nèi)氣固兩相流動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,比較了平板、∧形、∨形和斜板四種分布板流化床的氣泡運(yùn)動特性,分析了不同傾角對∧形、∨形和斜布風(fēng)板流化床固體顆粒體積分?jǐn)?shù)和速度分布的影響,并進(jìn)一步研究了開孔率和開孔直徑對流動特性的影響,得到主要研究成果如下:(1)基于歐拉-歐拉雙流體模型和Gidaspow氣固相曳力模型,建立了單噴管平板流化床氣固兩相流動數(shù)值模型。采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε、RNG k-ε和Realizable k-ε湍流模型對單噴管平板流化床進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,得到了氣泡運(yùn)動特性,通過數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,確定了較合適的流化床氣固兩相流動的數(shù)值模型。(2)對平板、∧形、∨形和斜板四種布風(fēng)板結(jié)構(gòu)流化床的氣泡運(yùn)動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)采用這四種布風(fēng)板結(jié)構(gòu)時(shí)氣泡運(yùn)動特性相同。當(dāng)沿徑向選用非均勻布風(fēng)方式時(shí),高風(fēng)速區(qū)氣相攜帶固體顆粒向上運(yùn)動,低風(fēng)速區(qū)的床層阻力較小,固體顆粒在重力作用下向下運(yùn)動,從而形成了床內(nèi)的環(huán)核循環(huán)運(yùn)動。(3)比較了平板、∧形、∨形和斜板四種布風(fēng)板流化床固體顆粒體積分?jǐn)?shù)沿徑向的分布特性,得到平板布風(fēng)流化床固體顆粒平均體積分?jǐn)?shù)波動最大,∧形、∨形和斜板三種布風(fēng)板波動較小,且后三者分布曲線較為接近。(4)分析了∧形和∨形布風(fēng)板不同傾角下床內(nèi)固體顆粒體積分?jǐn)?shù)和速度分布,得到布風(fēng)板傾角為20°~30°時(shí)床內(nèi)固體顆粒分布比較均勻,沿徑向速度梯度較大,氣固相混合特性較好。(5)分析了斜布風(fēng)板不同傾角下床內(nèi)固體顆粒體積分?jǐn)?shù)和速度分布,得到不同傾角下的流化床內(nèi)固體顆粒分布基本一致,而傾角為30°時(shí),固體顆粒沿徑向速度梯度較大,因此氣固相混合特性較好。(6)對∧形、∨形和斜板三種布風(fēng)板不同開孔率和開孔直徑下流化床的流動特性進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得到在傾角30°時(shí),三種分布板開孔率為0.8%和開孔直徑為2mm時(shí),氣固相混合特性較好。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ541

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