论文部分内容阅读
作为一种高效、无气泡的气固接触技术,循环流化床在催化裂化、干燥、发电、燃烧、脱硫等领域有广泛的应用,作为循环流化床的主反应器,提升管内的气固流动行为对两相之间的动量、质量和能量的传递有很大的影响。离散单元法(DEM)直接追踪每个固体颗粒的轨迹,能够更真实的反映颗粒间的作用,因此,在气固两相流问题的研究中得到了广泛的应用。本文采用离散单元法对提升管内气固流动特性进行了研究,利用标准k-ε模型引入气相的湍流作用,考虑滚动摩擦的影响,干颗粒和湿颗粒系统分别引入了范德华力和液桥力的作用。应用离散单元法模拟了提升管内的气固流动行为。首先与实验进行对比以验证程序的可行性,然后研究了提升管内均一粒径颗粒及多分散颗粒的的流动特性,此外,还考虑了表观气速和颗粒循环速率的改变对颗粒流动的影响。结果显示模拟与实验吻合较好,只是模拟值比实验值稍低。通过对均一粒径颗粒流动的模拟,结果表明:提升管内气固两相流动具有较强的不均匀性,而且都存在一定程度的返混现象;增加表观气速,颗粒浓度降低、轴向速度增大,颗粒分布更均匀;增加颗粒循环速率,颗粒浓度增大,速度变化很小,颗粒分布的不均匀性加强。通过对多分散颗粒流动的模拟,结果显示:提升管内不同粒径颗粒的流动行为有较大的差别,大颗粒的浓度大于小颗粒的浓度,沿径向方向大颗粒浓度呈现边壁浓、中心稀的环核流动结构,而小颗粒浓度则是中心浓、边壁稀的分布,与大颗粒相比,小颗粒的轴向速度和温度更大。引入Mikami模型描述颗粒间的液桥力作用,通过比较,忽略了范德华力的影响,应用离散单元法模拟了提升管内湿颗粒的流动特性。首先,研究了不同含湿量下湿颗粒的流动行为,然后定量分析了湿颗粒的团聚特性。结果表明:由于液桥力的存在,提升管内湿颗粒出现团聚现象,且颗粒以单颗粒和聚团两种方式运动;聚团平均存在时间和聚团时间份额沿径向方向增加,含湿量增大,颗粒聚团平均存在时间和聚团时间份额在中心处减小,而在壁面处增加;沿径向方向聚团生成频率逐渐减小,且含湿量越小,在壁面处聚团生成频率越大。