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循环流化床底部区域流动特性的数值模拟

郭贞

   循环流态化技术已被应用到许多领域,如煤的气化、催化裂化反应等。关于流化床内气固两相的流动特性,目前的研究大多集中在上部稀相区,对于底部浓相区的流动特性现在的研究还十分有限。本文利用Fluent大型数值模拟软件,基于Eulerian两相流模型对循环流化床底部区域的气固两相流动进行数值模拟。 研究了直径0.4 m、高8.5 m的循环流化床冷态实验装置,并针对其底部区域进行了实验研究。实验中采用平均粒径170μm、颗粒密度2600 kg/m3的石英砂作为循环物料,流化气体采用常压空气。实验采用光导纤维探头测量仪测量流化床底部区域各截面的局部颗粒浓度,对于压力信号则采用先进的差压变送器进行采集。 数值模拟和实验均在较低气速(1.0~2.5 m/s)和较低循环量下(5.2~34.5 kg/(m2·s))进行。模拟时对于粘性力采用层流模型,模拟计算了循环流化床底部三个截面(H=0.27 m、H=0.33 m、H=0.42 m)的颗粒浓度、颗粒速度的径向分布,并同循环流化床装置的实验数据进行了对比,结果表明,数值模拟计算与实验结果相吻合。在本试验的操作条件下,底部颗粒浓度的径向分布类似于上部稀相区的环-核结构,且无因次半径r/R=0.8处,模拟和实验都表明此点为边壁区和中心区的分界点。 此外,本文还对不同尺寸的循环流化床反应器进行了数值模拟研究。在数值计算时发现,直径小的流化床其计算时间相对较长且不容易收敛,其原因在于壁面效应。小直径流化床高径比较大,壁面效应明显,一般会出现节涌现象;随着床体直径的增大,壁面效应随之减弱。……   
[关键词]:循环流化床;底部区域;流动特性;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国石油大学2008年
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