鼓泡和湍動(dòng)流化床兩相流體力學(xué)新模型研究.pdf

1、流化床反應(yīng)器的大型化與高效化是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)，流體力學(xué)是反應(yīng)器設(shè)計(jì)與放大的基礎(chǔ)。本文采用冷模實(shí)驗(yàn)測(cè)量與計(jì)算流體力學(xué)模擬相結(jié)合的方法系統(tǒng)地考察了鼓泡及湍動(dòng)流化床內(nèi)流體力學(xué)規(guī)律，建立了適合不同流型的流體力學(xué)模型，用于反應(yīng)器的模擬及放大。論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.鼓泡和湍動(dòng)流化床流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究:采用PV6D光纖探頭針對(duì)兩種不同直徑((O)100mm、(O)200mm)的流化床冷模實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)定了不同表觀氣速條件下的軸向

2、和徑向固含率的分布，并考察了表觀氣速和靜床高對(duì)上述分布的影響。
　　2.鼓泡流化床流體力學(xué)新模型的建立:基于氣固鼓泡流化床與氣液鼓泡塔兩種裝置在流型和流動(dòng)機(jī)理方面的相似性，采用類比研究的方法，將氣固鼓泡流化床模型類似于鼓泡塔的兩相模型，克服了現(xiàn)有流化床模型的局限性。研究內(nèi)容以確立完整的氣泡-乳化相作用力本構(gòu)關(guān)系為核心，展開相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及模擬。著重描述基于氣泡的相間作用力，研究氣泡相和乳化相的流體力學(xué)參數(shù)，深入分析流化床內(nèi)固含率徑向不

3、均勻分布的機(jī)制。模擬結(jié)果同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，表明新模型能夠較好的模擬GeldartA和B類粒子的流化狀態(tài)。新模型能夠在粗網(wǎng)格上模擬，適用于工業(yè)大型裝置的模擬。
　　3.湍動(dòng)流化床流體力學(xué)模型的建立:基于湍動(dòng)流化床相含量分布規(guī)律，提出了連續(xù)相轉(zhuǎn)換的兩相流體力學(xué)模型，用于描述湍動(dòng)流化床內(nèi)底部密相鼓泡區(qū)和頂部稀相分散區(qū)的共存結(jié)構(gòu)的特征。在密相鼓泡區(qū)，通過氣泡受力平衡來確定固含率在床層徑向上的分布;在稀相分散區(qū)，通過團(tuán)聚體的受力平衡來確