采用計算顆粒流體力學(xué)(CPFD)的數(shù)值模擬方法,對直徑為160 mm、高度為273 3 mm的變徑流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣固流動特性進(jìn)行冷態(tài)模擬,研究不同氣速及不同初始物料量對流化床反應(yīng)器氣固流動特性的影響,得到流化床內(nèi)顆粒體積分?jǐn)?shù)、顆粒速度以及顆粒停留時間的分布。結(jié)果表明,當(dāng)氣速不小于2.5 m/s時,流化床內(nèi)顆粒體積分?jǐn)?shù)軸向分布更為均勻,顆粒速度呈中間高、兩邊低的倒"U"形分布;壁面附近的顆粒停留時間長于中心處,使得壁面附近的顆粒趨于聚集;流化床的軸徑向顆粒體積分?jǐn)?shù)隨著初始物料量的增加而增大。

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【部分圖文】：

圖1 流化床幾何模型

本文中采用的CPFD方法,本質(zhì)上是基于顆粒計算單元多相流(MP-PIC)方式的數(shù)值模擬方法,該方法能夠在三維空間內(nèi)將顆粒相和流體相耦合[16]。其數(shù)學(xué)方程如下。1)流體相方程。兩相流中氣體連續(xù)性方程[17]為

圖2 計算網(wǎng)格劃分

設(shè)氣速為1m/s,初始物料高度為500mm,分別提取了3種不同網(wǎng)格模型在同一位置的顆粒體積分?jǐn)?shù)沿流化床高度的變化,如圖3所示。網(wǎng)格2與網(wǎng)格3的模擬結(jié)果基本一致,由于網(wǎng)格數(shù)越多,所需要的計算資源就越多,而使用粗糙網(wǎng)格又會導(dǎo)致模擬過程中信息缺失,使得模擬結(jié)果不準(zhǔn)確,因....

圖3 不同網(wǎng)格尺寸下流化床內(nèi)軸向顆粒體積分?jǐn)?shù)分布

圖2計算網(wǎng)格劃分2結(jié)果分析

圖4 氣速對流化床內(nèi)軸向顆粒體積分?jǐn)?shù)的影響

圖4給出了不同氣速下、初始物料高度為400mm時,流化床內(nèi)軸向顆粒體積分?jǐn)?shù)分布。在流化床的底部,由于顆粒之間的相互作用以及碰撞,使得顆粒的速度很難在短時間內(nèi)快速增加,從而使得顆粒大部分在流化床的底部聚積。顆粒體積分?jǐn)?shù)為底部大、上部小的分布,從圖像的走勢上看近似于指數(shù)分....

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