顆粒黏度是歐拉多相流模型計(jì)算固體流動(dòng)的重要參數(shù)之一,其數(shù)值大小依賴于摩擦壓力和徑向分布函數(shù)。通過與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比,評(píng)估了常用的摩擦壓力模型（Based、Johnson）和徑向分布函數(shù)模型（Lun、Syamlal O’Brien）對(duì)密相顆粒流動(dòng)體系的預(yù)測(cè)能力。模擬結(jié)果表明,Johnson模型的固體體積分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)值低于Based模型;Syamlal O’Brien模型固體流率的預(yù)測(cè)值遠(yuǎn)大于Lun模型。采用根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果修正的歐根系數(shù)后,BasedLun、Johnson-Lun和Johnson-SO模型組合預(yù)測(cè)的平均壓降相對(duì)誤差分別由68.6%、73.3%和78.2%降低至13.2%、29.7%和42.3%。綜合考慮壓降、固體出口質(zhì)量流率、固體體積分?jǐn)?shù)、壁面區(qū)域固體速度的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的偏差,發(fā)現(xiàn)Based-Lun模型組合的平均預(yù)測(cè)誤差最小,適用于氣固移動(dòng)床的歐拉多相流模擬。研究還發(fā)現(xiàn),歐根系數(shù)與內(nèi)摩擦角對(duì)固體速度與壓降有著顯著的影響,而臨界固含率對(duì)固體速度與壓降的影響較小。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

氣固移動(dòng)床冷模實(shí)驗(yàn)裝置

本工作以三維矩形氣固移動(dòng)床為研究對(duì)象，計(jì)算主體的幾何尺寸為100 mm×40 mm×870 mm。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)主要分為進(jìn)料段、錐形床層主體、虛擬計(jì)算域三個(gè)部分。氣體采用速度入口邊界，真實(shí)床層出口設(shè)為內(nèi)部邊界不添加額外約束條件。將計(jì)算域整體向下延伸100 mm，即CFD模型的實(shí)際邊界不緊鄰出口，而是在出口下方[20,23]。實(shí)驗(yàn)中由于顆粒料倉(cāng)的存在，移動(dòng)床穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，各相進(jìn)出平衡，床層料位高度不變，利用UDF（用戶自定義函數(shù)）使得顆粒進(jìn)口流率等于出口流率來(lái)近似實(shí)現(xiàn)料倉(cāng)的功能。干燥陶瓷球顆粒黏聚力很弱，內(nèi)摩擦角≈休止角，通過休止角測(cè)量得到其內(nèi)摩擦角近似值22°，通過稱重法測(cè)得顆粒流動(dòng)過程中床層固含率約為0.56。此外在模擬過程中，需要選擇合適的計(jì)算時(shí)間，在保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)減小計(jì)算量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的固體質(zhì)量流率推算出顆粒從進(jìn)口流到出口至少需要30 s的流動(dòng)時(shí)間。因此，先在氣體流量1.0 m3·h-1、E1=150、E2=1.75的條件下，采用Johnson-Lun模型組合計(jì)算至40 s，固體質(zhì)量流率和床層單位高度壓降的計(jì)算值隨時(shí)間的變化如圖4所示。由圖4可知，模型計(jì)算值在10 s前便已經(jīng)穩(wěn)定。進(jìn)一步，在氣體流量1.0 m3·h-1、E1=457.12、E2=1.41條件下，采用Based-Lun模型組合計(jì)算至110 s，固體質(zhì)量流率和床層單位高度壓降隨時(shí)間的變化如圖5所示。由圖5可知，模型計(jì)算值也在10 s前便已經(jīng)穩(wěn)定。因此模擬過程中設(shè)置顆粒內(nèi)摩擦角θ=22°，初始填充固含率εs,initial=0.56，壁面邊界條件為無(wú)滑移壁面，計(jì)算流動(dòng)時(shí)間10 s。氣固移動(dòng)床連續(xù)性模型其他參數(shù)設(shè)置見表2。圖3 單組分顆粒下不同徑向分布函數(shù)隨固含率的變化（εs,max=0.64)

單組分顆粒下不同徑向分布函數(shù)隨固含率的變化（εs,max=0.64)

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]密集顆粒物料流動(dòng)特性數(shù)值模擬研究[D]. 田恬.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所) 2017



本文編號(hào)：3489815