【摘 要】
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液固流化床内复杂的液固两相流体动力学特性对其传质、传热和化学反应性能有重要影响。通常,工业流化床反应器一般采用柱形或锥型。但是目前,对柱形床流动特性的研究较为广泛,对锥形流化床流动特性的基本认识还远远落后于它的应用。随着计算机和模拟方法的不断进步,本文采用计算流体动力学（CFD）方法,结合实验验证,分别对柱形和锥形液固流化床的床层动态特性进行了数值模拟。首先通过文献调研,确定了采用简化双流体模型作
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液固流化床内复杂的液固两相流体动力学特性对其传质、传热和化学反应性能有重要影响。通常,工业流化床反应器一般采用柱形或锥型。但是目前,对柱形床流动特性的研究较为广泛,对锥形流化床流动特性的基本认识还远远落后于它的应用。随着计算机和模拟方法的不断进步,本文采用计算流体动力学（CFD）方法,结合实验验证,分别对柱形和锥形液固流化床的床层动态特性进行了数值模拟。首先通过文献调研,确定了采用简化双流体模型作为考察流化床内流动特性的数值模型;并分析了适用于本研究的网格划分数量以及时间步长。其次,考察了初始静床高度、固体颗粒以及液体物性等对柱床动态响应时间的影响,并与理论计算值对比,验证了模型的适用性,得到了操作参数对床层动态响应时间的影响规律。研究结果表明收缩过程更有利于判断响应时间;在床层收缩过程中,床层响应时间与初始静床高度成正比、与颗粒粒径和颗粒密度成反比;在本研究选用的液体密度范围内,对床层收缩过程所带来的影响几乎可以忽略;当液体黏度变大时,动态过程的响应时间也随之变长;液体温度变化与黏度变化十分类似,在低温时,应主要考虑液体黏度的影响。进而在锥形床内,模拟了床层压降随液速的变化,并采用此方法确定了部分流化的最小液速umpf和完全流化的最小液速umff,考察了初始静床高度、固体及液体物性和锥角等对锥形床液固流动状态的影响。研究结果表明当锥角或初始静床高度有一个增大时,将导致颗粒质量增大,从而umpf相应增大,即固定床操作范围变大,床层最大压降随之增大;当固含率相同时,umpf和umff的值随颗粒粒径和密度的增大而增大;液体黏度增大时,最大床层压降增大。
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