【摘 要】
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本文主要用数值模拟手段研究了复杂气固流化系统,气固流化床数值模型主要有TFM和CFD-DEM两种,目前,普遍认为CFD-DEM模型的准确度更高,因为CFD-DEM模型在更微观的尺度上追踪每个颗粒的运动。但是A类颗粒粒径很小,即使是小型实验室流化床装置中,A类颗粒的数目也会非常多,所以直接验证CFDDEM模型模拟A类颗粒流化状态准确性的文献非常少。另外,近年来微型流化床获得了广泛的关注,微型流化床中
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本文主要用数值模拟手段研究了复杂气固流化系统,气固流化床数值模型主要有TFM和CFD-DEM两种,目前,普遍认为CFD-DEM模型的准确度更高,因为CFD-DEM模型在更微观的尺度上追踪每个颗粒的运动。但是A类颗粒粒径很小,即使是小型实验室流化床装置中,A类颗粒的数目也会非常多,所以直接验证CFDDEM模型模拟A类颗粒流化状态准确性的文献非常少。另外,近年来微型流化床获得了广泛的关注,微型流化床中的颗粒数目相比于传统流化床更少,在一定程度上可以缓解A类颗粒粒径小带来的颗粒数目增加的问题,很适合作为CFD-DEM的模拟对象。所以本文希望使用CFD-DEM方法模拟A类颗粒在微型流化床的鼓泡流化过程。本文首先模拟了FCC颗粒鼓泡流化床的床层扩大和床层塌落过程。模拟结果表明CFD-DEM模型可以准确的模拟A类颗粒鼓泡床的平均床层空隙率及乳化相空隙率,平均床层空隙率与实验值的误差在10%以内,乳化相空隙率与实验值的误差在15%以内。不仅说明CFD-DEM模型可以用来研究鼓泡床中A类颗粒的流化特性,也说明CFD-DEM模型是研究微型流化床的理想手段。流化过程中的FCC颗粒本身存在粒径分布,且粒径分布广泛存在于自然界和工业过程中。于是,本文继续用CFD-DEM模型分析了高斯分布A类颗粒的鼓泡流化过程。模拟结果表明:微型流化床中,气泡的运动和形状与传统流化床一致,但节涌出现的表观气速大于宏观经验关联式求解的表观气速;由于细颗粒的作用,所以多分散鼓泡床的平均床层空隙率和乳化相空隙率会增大,这有助于流化质量的提高;窄分布各种颗粒混合非常好,粒径分布变宽,偏析程度增加,所以相比于宽分布体系,窄分布体系的平均床层空隙率和乳化相空隙率更大。
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