喷动床作为一种高效反应器,广泛地应用于干燥、造粒、涂层、制药、聚合催化、生物质热解和烟气脱硫等诸多重要领域。随着对喷动床技术研究的不断深入,常规的柱椎型喷动床的局限性相继出现,存在流体混合不充分、底部流动“死区”及颗粒堆积紧密导致反应不充分等问题,不利于床内物质的传质传热,影响了喷动床的处理效率。针对以上存在的问题,在传统喷动床的基础上引入了纵向涡、旋流器及侧缝喷嘴结构。纵向涡发生器是增强传质传热的重要手段之一,具有外形轻便、结构简单等优点;旋流器作为二次强化传热元件,具有能以较小阻力而获取较大强化传热效果的特点;侧缝喷嘴结构能够对改善环隙区颗粒堆积紧密起到显著的作用,具有损失较小能量而较大强化传热效果的特点。本文通过数值模拟的方法研究分析了带纵向涡发生器喷动床、旋流器喷嘴喷动床、多喷嘴喷动-流化床的气固两相流过程及水汽化过程。研究结果发现:三种新型喷动床内颗粒在喷射区形成鼓泡状分布,区别于常规喷动床内颗粒在喷动床形成经典三区结构;因引入强化构件产生的鼓泡能促进流体的充分混合,改善颗粒流动“死区”状况;且不同强化构件能够增强床内颗粒速度均匀性,其中纵向涡对颗粒速度流场均匀分布的促进作用最明显,其次为旋流器,再者为侧喷嘴。纵向涡、旋流器喷嘴及侧缝喷嘴还能够促进相间热量传递,致使整个喷射区及环隙区内的水汽化速率大于常规喷动床,其中纵向涡主要加速扰流元件下方水的汽化,旋流器及侧喷嘴主要加速喷射区水的汽化。在0.04 m的喷射区,对水汽化的加速作用依次为:旋流器＞多喷嘴＞纵向涡;在环隙区:多喷嘴＞旋流器＞纵向涡。在0.08m时强化构件对环隙区水汽化反应无明显的加快作用;而在0.12 m时强化构件主要加快喷射区及壁面附近水的汽化;并且加入强化构件喷动床内的气体液含率明显高于常规喷动床,水汽化程度由大到小依次为:旋流器＞多喷嘴＞纵向涡。最后通过改变进口气体速度及温度,探究操作参数对水汽化过程的影响,发现在所研究的参数范围内,气体温度为520 K及气体入口速度为11.2 m/s时最有利于水的汽化。