發(fā)布時間：2017-07-02 08:16

  本文關(guān)鍵詞：高密度循環(huán)流化床提升管內(nèi)氣固流動特性的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：循環(huán)流化床以其氣固接觸效率高和生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于能源、化工以及制藥等工業(yè)過程。近年來,高密度循環(huán)流化床得到人們的重視,除了傳統(tǒng)的催化裂化以及順酐合成等工業(yè)過程,高密度循環(huán)流化床在煤／生物質(zhì)氣化以及化學(xué)鏈燃燒等過程也得到了應(yīng)用。高密度循環(huán)流化床提升管內(nèi)存在著復(fù)雜的氣固流動結(jié)構(gòu),并對傳熱傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)過程產(chǎn)生影響,因此有必要對高密度提升管內(nèi)的氣固流動特性進(jìn)行研究。本文采用數(shù)值模擬的方法,對高密度循環(huán)流化床提升管內(nèi)的氣固流動特性進(jìn)行了分析。基于雙歐拉模型,建立了提升管內(nèi)氣固兩相流動的數(shù)學(xué)模型；并采用湍流模型和顆粒動理學(xué)理論對動量方程封閉。研究表明,曳力是氣固相間主要的作用力,對提升管內(nèi)氣固兩相流動起決定作用,而傳統(tǒng)曳力模型計(jì)算的曳力偏大�；谔嵘軆�(nèi)氣固兩相流動過程中的顆粒團(tuán)介尺度結(jié)構(gòu),分別建立了分段曳力模型(step-section model)和能量最小多尺度(EMMS)模型；結(jié)果表明：采用分段曳力模型模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相吻合。結(jié)合關(guān)于高密度提升管氣固流動實(shí)驗(yàn)研究,對上述模型的相關(guān)參數(shù)：如網(wǎng)格尺寸、粘性模型、邊界滑移條件、顆粒間碰撞系數(shù)以及顆粒的最大填充系數(shù)進(jìn)行了考察。研究結(jié)果表明：網(wǎng)格尺寸為0.2mm,粘性模型使用湍流模型,邊界滑移系數(shù)為0.1,顆粒間碰撞系數(shù)為0.9以及顆粒最大填充系數(shù)為0.63時模擬的結(jié)果比較好。在模型驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,對高密度操作條件下提升管內(nèi)氣固流動特性進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明：提升管內(nèi)軸向固含率呈典型的指數(shù)分布；徑向上,符合邊壁濃中心稀的“環(huán)-核”結(jié)構(gòu)。隨著循環(huán)量的增加,提升管軸向固含率整體增大,但底部區(qū)域受循環(huán)量的影響較為明顯；徑向上,固含率有所增大,但邊壁區(qū)增幅明顯。隨著表觀氣速的增加,提升管內(nèi)軸向固含率整體趨于減小且底部區(qū)域變化更為明顯,即操作條件改變對底部加速段的影響更大；徑向上,邊壁處的流動狀態(tài)得到改善,其固含率降幅較大。
【關(guān)鍵詞】：高密度循環(huán)流化床 提升管 氣固流動特性 數(shù)值模擬 曳力模型
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.13
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 前言12-13
• 1.2 高密度循環(huán)流化床研究進(jìn)展13-15
• 1.2.1 高密度循環(huán)流化床13-14
• 1.2.2 高密度循環(huán)流化床流動特性14-15
• 1.3 高密度提升管內(nèi)氣固數(shù)值模擬研究進(jìn)展15-18
• 1.3.1 多相流模型15
• 1.3.2 湍流模型15-16
• 1.3.3 顆粒相封閉模型16
• 1.3.4 曳力模型16-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 第2章 提升管內(nèi)氣固流動數(shù)學(xué)模型19-35
• 2.1 控制方程19-20
• 2.2 湍流模型20-22
• 2.3 顆粒動理學(xué)22-24
• 2.4 氣固相間曳力模型24-33
• 2.4.1 曳力系數(shù)模型24-25
• 2.4.2 能量最小多尺度模型25-30
• 2.4.3 分段曳力模型30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 模型研究與驗(yàn)證35-47
• 3.1 模擬對象35-36
• 3.2 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3 參數(shù)設(shè)置37-39
• 3.3.1 物性參數(shù)37
• 3.3.2 求解器設(shè)置37
• 3.3.3 邊界條件37-38
• 3.3.4 初始條件38-39
• 3.4 模型研究39-45
• 3.4.1 網(wǎng)格尺寸39-40
• 3.4.2 曳力模型40-42
• 3.4.3 粘性模型42-43
• 3.4.4 顆�；七吔�43-44
• 3.4.5 碰撞回歸系數(shù)44-45
• 3.4.6 顆粒填充極限45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第4章 模擬結(jié)果及分析47-60
• 4.1 提升管內(nèi)石英砂顆粒流動狀態(tài)47-48
• 4.2 軸向固含率分布48-53
• 4.2.1 循環(huán)量Gs的影響48-50
• 4.2.2 表觀氣速Ug的影響50-53
• 4.3 徑向固含率分布53-58
• 4.3.1 循環(huán)量Gs的影響53-55
• 4.3.2 表觀氣速Ug的影響55-57
• 4.3.3 不同軸向高度的分布57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-66
• 致謝66

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