液固循环流化床管内颗粒分布及磨损特性的研究

论文摘要

液固循环流化床换热器依靠固体颗粒与换热器壁面的不断碰撞、冲刷磨损等作用,有效地防止了污垢在换热壁面上沉积,因此,对流化床管内颗粒分布及磨损特性的研究成为换热器壁面污垢清除的热点之一。本文根据单管循环流化床的实际结构,采用离散相模型对90°弯管内的颗粒分布及磨损特性进行了研究。颗粒在弯管内流动时,弯头处颗粒集中分布在外侧壁面;随着轴向高度的增加,颗粒主要分布在直管中心,近管壁区的颗粒速度低于管中心的颗粒速度,对壁面的碰撞机率减小,磨损率减小;颗粒对外侧壁面的磨损率随着液速、质量流量及粒径的增加而增加;对不同角度弯管的颗粒分布进行了比较和分析,认为90°弯管的综合性能最好。同时对竖直管段内颗粒分布进行了实验研究,模拟结果与实验数据吻合较好,从而验证模型的适用性,也为多相流化床防、除垢的工业应用提供了一定的参考。根据生产中多管液固流化床换热器的实际结构,模拟分析了颗粒在换热器管束内的分布。颗粒的存在使换热器内液相流场发生改变,与单液相相比,液相的湍动程度明显增加;对于不同结构的换热器,上下锥角相同且都为60°时,颗粒在换热器管束内的浓度分布较均匀,为换热器管束中颗粒分布的研究提供一定理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• §1-1 流化床的发展及研究现状
• 1-1-1 液固两相循环流化床的研究
• 1-1-2 气液固三相循环流化床的研究
• 1-1-3 流化床内碰撞磨损对防、除污垢的意义
• §1-2 多相流化床碰撞磨损的研究进展
• 1-2-1 液固两相流化床碰撞磨损的研究
• 1-2-2 气（液）固流化床碰撞磨损的研究
• 1-2-3 多相流化床碰撞磨损的影响因素
• §1-3 多相流数值模拟
• 1-3-1 多相流的数学模化方法
• 1-3-2 两相流模型理论
• §1-4 本文研究的主要内容
• 第二章 FLUENT 基本理论及应用
• §2-1 FLUENT 简介
• 2-1-1 程序结构
• 2-1-2 FLUENT 的模拟能力
• 2-1-3 解决问题的策略及步骤
• §2-2 FLUENT 中的网格
• 2-2-1 网格类型
• 2-2-2 网格适用性选择
• 2-2-3 网格质量
• §2-3 FLUENT 求解器
• 2-3-1 选择解的格式
• 2-3-2 求解器使用概述
• §2-4 FLUENT 边界条件
• 2-4-1 速度入口边界条件
• 2-4-2 压力出口边界条件
• 2-4-3 壁面边界条件
• §2-5 控制方程离散化
• 2-5-1 离散化概念
• 2-5-2 离散化方法
• §2-6 两相流模型
• 2-6-1 欧拉模型
• 2-6-2 离散相模型
• 第三章 循环流化床管内液固两相流模拟
• §3-1 循环流化床管内流体动力及磨损特性
• 3-1-1 液固循环流化床管内流体动力特性
• 3-1-2 循环流化床固含率的分布特性
• 3-1-3 循环流化床管内磨损特性
• §3-2 管内液固两相流动的二维模拟
• 3-2-1 几何模型
• 3-2-2 初始条件、模型参数及边界条件
• 3-2-3 模拟结果与分析
• 3-2-4 不同角度弯管的二维模拟结果与比较
• §3-3 管内液固两相流动的三维模拟
• 3-3-1 几何模型
• 3-3-2 初始和边界条件
• 3-3-3 模拟结果与分析
• 3-3-4 不同角度弯管的三维模拟结果与比较
• §3-4 小结
• 第四章 液固两相流化床换热器二维数值模拟
• §4-1 单液相流场的数值模拟
• 4-1-1 换热器模型结构及计算条件
• 4-1-2 单相流模拟结果与分析
• §4-2 液固两相模拟结果与分析
• 4-2-1 液固两相模拟结果
• 4-2-2 不同锥角结构换热器的模拟结果与讨论
• §4-３小结
• 第五章 实验
• §5-1 实验流程及仪器设备
• 5-1-1 实验流程
• 5-1-2 主要实验设备
• §5-2 实验物系及实验内容
• 5-2-1 主要物性参数
• 5-2-2 实验内容
• §5-3 CCD 图像采集系统的结构及原理
• 5-3-1 系统简介
• 5-3-2 系统的工作原理
• 5-3-3 系统功能
• §5-4 实验研究方法和数据处理
• 5-4-1 实验研究方法
• 5-4-2 数据处理
• §5-5 实验结果与分析
• 5-5-1 管内固粒速度及固含率
• 5-5-2 固粒对壁面的磨损率
• §5-6 小结
• 第六章 结论
• 建议
• 参考文献
• 附录A
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果