流化床中液固物性参数对流场影响的数值模拟

考虑液固两相间耦合作用,采用欧拉-欧拉双流体模型,运用RNGk-ε模型和速度-压力耦合的SIMPLE算法求解粘性项的方法来模拟流化床中液固两相流动的特性,评估了曳力模型的适用性,研究了流化床的床层流动特性、液体不同物性和操作条件下对两相流动的影响.模拟仿真中发现:RNGk-ε模型比标准k-ε模型计算更为精确,运用不同的曳力系数模型会对计算结果造成重要影响,其中曳力模型Syamlal-O’Brien比Gidaspow更适用流化床中液固耦合特性的研究;惰性颗粒的速度会随着液体粘度参数的增大而增大,而且惰性粒子在流化床中心处速度最大即惰性粒子在流化床中心的沉降速度最慢;液体密度参数的增大会导致惰性粒子速度增大;惰性粒子的体积分数的改变也会影响颗粒的速度分布,且不成线性关系.     

循环流化床提升管内稠密固液湍流的流体动力学模拟

为揭示循环流化床内稠密固液两相流动特性,对反应器内稠密固液湍流进行了流体动力学模拟.在考虑颗粒碰撞的欧拉-欧拉双流体模型的基础上,通过研究相间拖拽力模型和颗粒碰撞恢复系数的影响,建立了描述循环流化床内稠密固液湍流的流体动力学模型,并利用模型预测了反应器提升管中高浓度颗粒速度、体积分数分布和湍流特性.预测结果与实验结果符合很好,表明理论模型和求解方法有效.     

管式布风流化床密相区气固流动特性数值模拟

为了研究新型管式布风流化床密相区气固流动特性，对流化床内流动特性进行了数值模拟.运用基于颗粒动力学理论的欧拉－欧拉气固多相流模型和PC-SIMPLE算法，模拟得到了床内密相区不同工况条件下的气固流动特性，分析了气泡生成、长大和破灭过程，同时讨论了布风管小孔风速和管节距对流化质量的影响.计算结果表明：管式布风流化床具有内循环流化床的气固流动特性，气泡的生成初期具有一定的对称性质，在气泡长大到一定大小的时候，相邻的气泡会发生融合现象，减小布风管小孔风速或增加布风管的横向间距可能造成床层中间部分床料流化质量不高.     

弹性恢复系数对超细颗粒气固流场影响的研究

流化床内颗粒非弹性碰撞将影响超细颗粒的流动特性。基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒非弹性碰撞对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,并采用XuZhu颗粒团能量平衡计算模型预测颗粒聚团当量直径,数值模拟流化床内超细颗粒两相流动特性。计算结果表明随着颗粒弹性恢复系数的增加,颗粒间的碰撞脉动变得更加剧烈,流化床内颗粒浓度分布更均匀。     

鼓泡流化床气固两相流动特性数值模拟

为了研究鼓泡流化床内气固两相流动特性,采用数值模拟的方法,对Fushimi等人的冷态实验过程进行模拟,建立了合理的TBCFB气化炉气固两相流动系统模型,基于欧拉双流体模型,以ANSYS嵌套的FLUENT17. 0,作为数值模拟计算的基础平台,模拟TBCFB(三级流化床)气化炉系统中鼓泡流化床气固两相流动过程及分析其流动特性。结果主要分为3部分:鼓泡床表观速度对流动质量有重要影响,速度越低,越有利于床内气泡与床料充分接触;比较不同高度,不同配比两种颗粒温度变化特点,发现床层高度越高,颗粒温度越大;颗粒浓度增加,其颗粒温度降低,反之增加。     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在液固循环流化床(LSCFB)内,分别以水、玻璃珠为液相和固相,应用2种不同结构的分布器,在室温常压下,考察了分布器结构对预分布器区及换热管内流体动力学的影响。利用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,选用欧拉模型(Eulerian),系统研究了不同分布器结构和不同表观液速对换热器的预分布器区固体颗粒和局部液体速度径向分布的影响。模拟结果表明:应用变孔径预分布器与均匀孔径预分布器相比,变孔径预分布器能更好地改善固体颗粒和局部液体径向速度分布的均匀性;在低表观液速下,固含率径向分布的计算值与实验值吻合良好,误差随表观液速增大而增大。     

循环床炉内气固两相流动特性的数值模拟探讨

基于循环流化床锅炉炉内流动特性,结合颗粒动力学理论和气体分子运动理论,给出了适用于模拟循环流化床炉内气固两相流动的k-∈-θ-kp湍流模型,即气相湍流流动采用标准的k-∈模型,固相湍流采用kp模型。该模型的优点是引用了颗粒平均温度的同时不仅考虑了颗粒湍动能自身的对流、扩散、产生和因流体作用而产生的耗散,而且考虑了颗粒相自身相互碰撞对流动脉动特性的影响。在此基础上,用Fortran语言编写了循环流化床内二维湍流气固两相流动的计算程序,并针对一台循环流化床装置进行了数值模拟和实验数据的对比,得到了较为满意的结果。     

65t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动特性模拟

用数值模拟的方法,对65 t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动的特性进行分析。通过计算流体动力学软件Fluent,应用基于颗粒动理学理论的:Euler-Euler双流体模型,Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和Gidaspow气固曳力模型数值计算了循环流化床气固两相流动过程,并对循环流化床炉内的颗粒速度分布、压力分布、颗粒体积分数及粒径分布进行分析,验证了循环流化床内循环流动特性。     

双腔式流化床接收器内稠密颗粒的流动和传热特性模拟研究

聚光太阳能发电技术提供了一种可再生能源转换系统,其中接收器是聚光太阳能发电系统的关键部分.文中利用DDPM-DEM模型对双腔式流化床接收器内的稠密颗粒流动和传热过程进行数值模拟,模型中考虑了颗粒的流动、碰撞和传热作用.基于欧拉-拉格朗日方法对太阳能流化床颗粒接收器中的气固两相流动进行建模,辐射源相和接收器内辐射场的相互作用通过DO模型描述.得出稠密颗粒内循环流动可以增强接收器内颗粒与气体之间的热传递效果,同时接收器内的温度分布也更加的均匀,颗粒温度和气体温度都得到很大提高,分别达到1 400 K和1 200 K.     

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.     

液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究

设计了两种用于液固循环流化床换热器中的颗粒分布板,利用CCD图形采集与处理系统对液固循环流化床中的两相流动特性进行了研究.讨论了有无分布板、分布板开孔率、安装高度及操作条件对颗粒分布的影响.实验结果表明:在换热器下管箱安装颗粒分布板,当循环流速较高时,能有效的改善固体颗粒在床层中的不均匀分布;分布板的开孔率越小,固体颗粒径向分布的不均匀度越小,但床层颗粒浓度也变小;随着循环液速的增加,粒径的减小以及颗粒加入量的增加都会减小颗粒径向分布的不均匀度.     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

Moving Behavior of an Object in Gas-Solid Fluidized Beds

The settling behavior of coarse particles in a gas-solid fluidized bed was experimentally studied by using magnetic tracer. It is well known that the calculation of terminal velocity is of interest in dense medium separation.However, this problem has not been completely solved up to now. In this work, the terminal velocity of an object moving in a gas-solid fluidized bed was experimentally measured and theoretically calculated. The experimental results indicated that the plastic viscosity and yield stress of the bed increase as the size of fluidized particles increases, but it varies little when some coarser particles are mixed with the fluidized particles. The resistance to a rising object was an order magnitude greater than that to a settling object. The efficient buoyancy on a flaky object, which lies flatly on the gas distributor, was much less than that calculated by the Archimedes‘ principle. The object does not always rise or settle with minimal projective area owing to radial motion of the fluidized particles. But in the lower part of the bed, the bar-shaped objects were likely with minimal projective area rising or settling.     

大颗粒流化床上升管内两相流动的数值模拟

以欧拉双流体模型和两相流体动力学理论为基础,采用湍流模型对上升管内固液两相流流化过程中两相速度分布、流场特性以及局部压力变化进行了模拟.结果表明管内颗粒存在非定型团聚现象,并对液固管流流场进行了分析.颗粒团聚及破散运动是导致管内局部压力波动和液相能量变化的主要原因.在同一条件下,模拟结果能够与实验结果较好地吻合,为进一步研究多相流化床和优化设计提供了有力的依据.     

物体在流化床另的终端末速

对物体在流化床中的终端末速进行了实验研究和理论分析。结果发现,随着流化粒子粒度的增大,床层表观粘度增大,但只引入少量粗粒子对流化床表观粘度影响不大,物体上浮时受到的阻力要比下落时大一个数量级,平躺在气体分布板上的扁平状物体受到的浮力比理论计算值小得多,物体迎流面积大小受床中流化粒子横向流动影响,并非总以最小迎流面积上升和下沉,长条状物体在床层下部偏向于最小迎流面上升和下沉。     

空气分级与空气重介流化床分选联合工艺研究

分析了固体颗粒在气-固流化床中的受力情况和运动方程，通过理论分析和实验得出了空气重介流化床分选入料的适宜粒级。讨论了空气重介流化床分选对入料粒度上下限的控制方法和存在问题，介绍了潮湿原煤空气分级新方法。试验表明，空气分级对潮湿原煤颗粒表面的煤粉有“清洗”作用，脱粉效果好，粗粒产物中含粉率仅为0.2%。这对控制入料粉量，稳定流化床密度和减少介质净化非常有利；空气分级还有分选作用，就试验煤种而言，其细粒级产物灰分比原煤中同粒级灰分降低1.7个百分点，比原煤灰分降低7.5个百分点，空气分级和空气重价流化床分选结合，可优化干法选煤工艺，降低工程投资和分选成本50%以上。     

气固流化床中不同颗粒的流动模式及其转变

利用声发射（AE）测量技术,针对不同的Geldart分类颗粒体系,结合声能量分析,得到不同颗粒流化时的流动模式.对于高密度聚乙烯（B类颗粒）,声信号能量沿床高呈现不同的变化规律,流化床呈现双循环的流动模式,床内存在大小两个循环,大小两个循环的分界线即为颗粒流化滞留区域;对于油菜籽（D类颗粒）,流化时为单循环流动模式,流化均匀的区域较小;对于双峰聚乙烯（A/C类颗粒）,颗粒流化时呈现单循环流动模式,流化均匀区域较D类颗粒大.对双峰聚乙烯颗粒,在内径为150 mm的流化床中加入不同量的结块,考察正常流化以及故障情况下的流动模式.实验发现,当体系内的结块直径到达8 cm时,流型将发生突变,由单循环流动模式转变为双循环流动模式,利用声信号能量的变化规律可以判定双峰聚乙烯颗粒的流化状况以及产生结块的位置.