大型振动流化床气固两相流态化分析

论文摘要

振动流化床是将振动能量引入到流化床中的一种新型床层形式,与普通流化床相比,具有降低起始流化速度和床层压降、提高床层均匀性和稳定性等优点,在颗粒分选和干燥等方面有着广泛的应用。深入、系统地研究振动流化床气固两相的流动特性,对振动流化床的设计、运行有十分重要的意义。本文从理论模型、经验公式计算和数值模拟三个方面分析和研究了振动作用、风速、颗粒粒度等参数对床层流态化的影响。首先基于双流体模型、在对固相拟流体化的基础上建立了振动流化床气固两相流动的动力学模型；其次,选定数值模拟的求解方法,通过计算区域网格划分、控制方程离散、定义模型边界条件,选用相间耦合的SIMPLE算法,采用一阶隐式的迎风格式等步骤对振动作用下的流化床气固两相流动进行了数值模拟,最后采用FLUENT软件得到数值模拟的结果,并进行分析。通过数值模拟结果可以看出,振动对流化床床层的流化效果具有显著的影响。振动作用的加入,使得流化床床层扰动减小,床层流化均匀稳定。在相同的烟气速度条件下,本文考虑了无振动情况、较低振动频率和适度振动频率条件下,振动流化床床层的流化情况,可以明显的发现,由于振动对床层中气泡的挤压和破碎作用,振动的加入可以使床层压力波动减小,褐煤颗粒分布均匀稳定,且加大了褐煤颗粒的运动速率和床层高度；在同一振动频率条件下,随着气速的增大,振动对床层均匀幅度提高的程度减小,说明流化气速对床层的均匀稳定性起相反的作用；且通过不同颗粒粒度条件下的数值模拟结果,不难发现颗粒粒度越小,床层流化效果越好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 振动流化床的相关研究及现状
• 1.2.1 振动流化床的基本设计
• 1.2.2 振动流化床干燥机的特点
• 1.2.3 振动流化床的流化特性
• 1.2.4 振动流化床的研究、生产及应用现状
• 1.3 本文工作
• 第2章 振动流化床气固两相流动数学模型
• 2.1 气固两相流动模型概述
• 2.1.1 引言
• 2.1.2 颗粒轨道模型
• 2.1.3 拟颗粒模型
• 2.1.4 双流体模型
• 2.2 振动流化床中气固两相流动的动力学模型
• 2.2.1 气固两相双流体模型基本方程
• 2.2.2 相关变量的物理意义
• 2.3 固相拟流体化
• 2.3.1 固相压力
• 2.3.2 固相的动力粘度
• 2.3.3 固相的体积粘度
• 2.3.4 固相摩擦粘度
• 2.4 本章小结
• 第3章 数值求解方法
• 3.1 数值计算的步骤及内容
• 3.1.1 几何模型的建立
• 3.1.2 计算区域的划分
• 3.1.3 边界条件的确定
• 3.1.4 控制方程的离散
• 3.1.5 压力与速度耦合算法
• 3.2 数值计算在FLUENT中实现
• 3.2.1 FLUENT计算软件概述
• 3.2.2 数值计算在FLUENT中的实现
• 3.3 本章小结
• 第4章 大型振动流化床主要参数计算
• 4.1 150t/h褐煤干燥系统设计
• 4.2 参数计算
• 4.2.1 计算流程
• 4.2.2 振动参数的计算
• 4.2.3 床层厚度H的计算
• 4.2.4 流态化参数的计算
• 4.3 本章小结
• 第5章 大型振动流化床数值模拟分析
• 5.1 振动对流化床流态化均匀性的影响
• 5.1.1 同一流速下、不同振频的流化床的比较
• 5.1.2 同一振频下、不同流速的流化床的对比
• 5.1.3 同一气速、振频下,不同颗粒直径的流化床比较
• 5.2 振动对煤粒运动的影响
• 5.2.1 振动对床内返混现象的影响
• 5.2.2 振动对煤粒分布的影响
• 5.3 振动对床层压力波动的影响
• 5.4 振动频率为16Hz状态下流化床的流化过程
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢