填充床內顆粒物料流動的實驗和數(shù)學模型研究.pdf

1、顆粒流動是材料制備工藝中比較普遍的現(xiàn)象，如稀土氧化物制備、鋼鐵材料制備的高爐、豎爐工藝等。豎爐內顆粒物料的流動現(xiàn)象與豎爐的操作性能、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量密切相關，掌握填充床中物料的流動規(guī)律對認識反應器的特性、進行反應器操作和控制非常重要。研究室溫裝置內顆粒物料流動規(guī)律是認識高溫豎爐內顆粒物料流動現(xiàn)象的基礎。本文針對準二維室溫填充床內顆粒物料流動現(xiàn)象進行實驗和數(shù)學模型研究。
　　以位于不同停留時間等值線上的示蹤顆粒分別標繪出中心和偏心

2、卸料填充床內穩(wěn)態(tài)物料流場(包括緩慢流動區(qū)和流動區(qū))，并研究了卸料速度對它的影響。以合適的物料流動表觀驅動力、物料流動阻力等的表達式為基礎，根據(jù)質量守恒、動量守恒原理建立了可以描述顆粒物料穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)學模型。利用 SIMPLE算法進行模型方程的離散求解。并利用實驗結果驗證了所建模型及其數(shù)值結果的可靠性。
　　實驗和數(shù)學模型研究的主要結果為：
　　①填充床內存在明顯的物料流動區(qū)和緩慢流動區(qū)，任一水平高度上物料流動速度沿橫向分布不

3、均勻。中心卸料時，物料流動沿經(jīng)漏口的垂線占優(yōu)分布；偏心卸料時，在靠近壁面處形成物料流動的邊界層現(xiàn)象。卸料流量變化對流動區(qū)無明顯影響。
　?、隗w積力方向的表觀驅動力的表達式反映了物料流場與體積力場的較強方位對應關系和填充床內流動區(qū)和死料區(qū)共存的現(xiàn)象；物料流動阻力的表達式說明物料表觀速度越大，物料流通性越好，通過慣性維持物料流動狀態(tài)的作用變強。
　?、壅撐慕⒌倪B續(xù)介質模型，能預測物料流動區(qū)、緩慢流動區(qū)和壁面附近的物料流動邊界層