發(fā)布時(shí)間：2020-06-30 04:55

【摘要】：C類顆粒粒徑極小,一般在微米、微納米級(jí)別,通常被稱為超細(xì)顆粒。該類顆粒表現(xiàn)出較強(qiáng)的黏附作用,易粘結(jié)形成團(tuán)聚,會(huì)直接影響流態(tài)化過(guò)程、降低工業(yè)生產(chǎn)效率、影響產(chǎn)品品質(zhì),消除顆粒聚團(tuán)現(xiàn)象是工業(yè)領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題,然而目前對(duì)超細(xì)顆粒聚團(tuán)的形成及穩(wěn)定機(jī)理缺乏準(zhǔn)確解釋,對(duì)聚團(tuán)流態(tài)化行為缺少系統(tǒng)研究,因此需要了解顆粒聚團(tuán)形成機(jī)理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律,為實(shí)際應(yīng)用提供準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。本文基于顆粒動(dòng)理學(xué)理論和歐拉-歐拉模型,結(jié)合超細(xì)顆粒在流化過(guò)程中因顆粒間黏附力不斷產(chǎn)生聚團(tuán)的真實(shí)情況,考慮了流動(dòng)過(guò)程中顆粒團(tuán)聚對(duì)系統(tǒng)內(nèi)顆粒數(shù)量變化的影響,通過(guò)添加顆粒數(shù)平衡方程來(lái)追蹤顆粒數(shù)量的變化情況,根據(jù)求解顆粒矩獲得真實(shí)聚團(tuán)粒徑,實(shí)現(xiàn)了數(shù)量平衡方程與連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程間的關(guān)聯(lián),建立了適用于模擬超細(xì)顆粒流動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用該模型模擬研究超細(xì)顆粒的流化特性。應(yīng)用本文建立的數(shù)學(xué)模型模擬研究了超細(xì)顆粒在鼓泡流化床內(nèi)的流動(dòng)特性。模擬結(jié)果顯示,床內(nèi)顆粒濃度呈凹型分布,床內(nèi)壁面兩端顆粒濃度較高,中心位置顆粒濃度較低;超細(xì)顆粒粒徑隨著床層的降低而增大,在床層頂部聚集著小顆粒聚團(tuán),中間區(qū)域有著中粒徑聚團(tuán),底部區(qū)域聚集著大顆粒聚團(tuán),且大顆粒聚團(tuán)和小顆粒聚團(tuán)占據(jù)的比例較高。隨著初始粒徑的增加,顆粒聚團(tuán)達(dá)到穩(wěn)定流化狀態(tài)所需時(shí)間減小,聚團(tuán)顆粒速度減小,聚團(tuán)尺寸增加,床層底部高濃度區(qū)域增大。計(jì)算結(jié)果表明,隨著氣體速度的增加,顆粒聚團(tuán)尺寸減小,顆粒聚團(tuán)速度增加,床層底部聚團(tuán)顆粒堆積面積減小。此外,隨著彈性系數(shù)的減小,顆粒聚團(tuán)濃度增大,在床內(nèi)顆粒碰撞較為激烈的區(qū)域,彈性系數(shù)對(duì)于顆粒濃度分布影響較大。模擬研究了超細(xì)顆粒在內(nèi)循環(huán)流化床內(nèi)的流動(dòng)特性。模擬結(jié)果顯示,在氣體和顆粒的共同作用下,床內(nèi)左右兩側(cè)反應(yīng)室中顆粒不斷的發(fā)生破碎與聚合現(xiàn)象,由于床內(nèi)聚合作用占據(jù)主導(dǎo)地位,顆粒聚團(tuán)粒徑會(huì)逐漸增大,且大粒徑聚團(tuán)會(huì)不均勻的堆積到左右兩側(cè)反應(yīng)室底部,使得左右兩側(cè)反應(yīng)室間顆粒聚團(tuán)濃度有一定的差異,導(dǎo)致兩側(cè)反應(yīng)室間形成一定的壓力差,此壓力差是促進(jìn)顆粒在兩側(cè)反應(yīng)室間內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)力;當(dāng)左右兩側(cè)反應(yīng)室中存在一定的氣體速度差時(shí),顆粒在左右兩側(cè)反應(yīng)室中循環(huán)流動(dòng)的效果更好;研究分析表明,破碎系數(shù)越大,對(duì)應(yīng)的顆粒聚團(tuán)粒徑越小,達(dá)到穩(wěn)定流化狀態(tài)所需時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)比不同氣體速度下超細(xì)顆粒流化特性可知,氣體速度越大,床內(nèi)顆粒濃度分布越均勻,顆粒質(zhì)量流量速率越大。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O347.7
【圖文】：

忽略實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的其他附屬結(jié)構(gòu)，模擬設(shè)置的流化床寬度、高度分別 20cm、100cm，如圖3-1 所示。模擬參數(shù)參考李洪鐘院士實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，以氧化鋁作為床料顆粒，初始顆粒粒徑為 10 m，顆粒密度為 3940kg/m3,顆粒體積分?jǐn)?shù)為 0.31，常溫下在鼓泡流化床內(nèi)流動(dòng)，空氣為氣相，氣體密度為 1.225kg/m3，速度為 0.28m/s，從流化床底部均勻通入，將氣體流出出口設(shè)置在床層右側(cè)高度為 90-95cm 處，將大氣壓力設(shè)置為出口壓力值，為了讓顆粒相在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中質(zhì)量守恒，本文將氣體出口處設(shè)置為滲透性界面，使得顆粒始終保持在床內(nèi)流動(dòng)。將模擬計(jì)算區(qū)域的高度和寬度均勻網(wǎng)格劃分，高度與寬度上的網(wǎng)格數(shù)量分別是 20 和 100，床內(nèi)顆粒物料初始時(shí)刻堆積高度為 18cm

t= 20s t= 22s t=24s圖 3-3 顆粒瞬時(shí)濃度分布圖Fig. 3-3 Instantaneous concentration of particle0.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2734886