气流管和喷动床是流态化干燥技术应用的重要方式,已经遍及能源、化工等各个行业。油页岩作为重要的能源物质,其干燥方式及干燥装置开发一直受到人们的关注。由于气流-喷动床组合干燥的喷动床部分环隙区气固两相间接触差,环隙区内气固间的换热效果不佳。为了提高油页岩的传热效率,本文将对气流-喷动床组合干燥进行优化设计,得到内热式气流-喷动床组合干燥装置。本文结合实验与Fluent软件对气流-喷动床跨域流动特性进行研究,经实验与数值模拟结果对比发现:当床层高度为50mm时,该装置颗粒运动状态及压降曲线与传统喷动床十分类似;在床层高度为100mm和150mm时,存在一个改变颗粒喷动状态的转变气速;对于150mm床层高度,转变气速是18m/s,在这个转变气速下,粒子开始处于稳定的喷动状态,然后过渡到不稳定的喷动状态,床内流型发生转变,且使压降曲线发生二次突变的转变气速随床高的增加而增加。对优化后的内热式气流-喷动床组合干燥装置跨域流动特性进行模拟分析,研究结果表明:相比气流-喷动床组合干燥装置,内热式气流-喷动床组合干燥装置床内颗粒运动更为剧烈,气固间接触良好,热管的加入影响了附近的气体流场,造成了气体的涡流,有利于气固间的换热。随颗粒粒径的增大,颗粒的喷动气速增加,2mm粒径颗粒的喷动气速为28m/s~31m/s。由颗粒体积分数随粒径的变化规律可以发现,随粒径的增大,油页岩颗粒分布均匀性降低。对优化后的内热式气流-喷动床组合干燥装置油页岩传热特性进行模拟分析,研究结果表明:在相同气速下,随油页岩颗粒粒径的增大,颗粒平均温度下降。在2mm粒径下,随高温气体气速的增加,油页岩颗粒平均温度在上升。优化后的内热式气流-喷动床组合干燥装置的适宜操作参数为:静止床层高度100mm,油页岩颗粒粒径2mm,气流管进口气速31m/s。