【摘要】：鼓泡流化床已廣泛應(yīng)用于化工及能源等領(lǐng)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(fù)雜流體動力學(xué)使得它們的設(shè)計非常困難,設(shè)備規(guī)模有限。在許多應(yīng)用中,水平管的插入是增強傳熱速率,化學(xué)轉(zhuǎn)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(xué)更加復(fù)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(nèi)的流體力學(xué)的影響對于此類反應(yīng)器的設(shè)計和應(yīng)用至關(guān)重要。本文采用流體力學(xué)模擬軟件FLIUENT 6.3,對內(nèi)置水平管流化床內(nèi)氣固兩相流體力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的模擬研究,并通過與實驗結(jié)果進(jìn)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(jié)合,考察了無管流化床和內(nèi)置水平管流化床里的時均空隙率與膨脹率變化。研究結(jié)果表明,內(nèi)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(nèi)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(jié)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(nèi)氣泡的上升頻率和氣泡大小。最后,采用光導(dǎo)纖維系統(tǒng)考察了加壓內(nèi)置管流化床內(nèi)的氣泡特性。結(jié)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。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.13

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本文編號：2171077