氣固兩相穿越液池過(guò)程三相流動(dòng)及顆粒運(yùn)動(dòng)分離特性.pdf

1、在環(huán)境、化工和醫(yī)療等領(lǐng)域，都包含有含渣氣體由下降管進(jìn)入液池被洗滌凈化的工藝操作。在沖擊式水浴、水煤漿氣化爐等裝置中，高溫合成氣體攜帶灰塵經(jīng)冷卻管進(jìn)入液池，在液池中發(fā)生復(fù)雜的流動(dòng)、分離和熱質(zhì)傳遞，而后穿越液池逃逸。目前針對(duì)這個(gè)過(guò)程的基礎(chǔ)研究十分有限。因此，本文將對(duì)氣固兩相流穿越液池過(guò)程中三相流動(dòng)、顆粒運(yùn)動(dòng)、分離特性進(jìn)行相關(guān)的研究，以獲得氣液固三相的流動(dòng)特性和顆粒運(yùn)動(dòng)分離的演變過(guò)程，為工程的實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
　　首先，本文利用課

2、題組搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，使用高速攝像機(jī)獲取氣液固三相流動(dòng)和固體顆粒運(yùn)動(dòng)分離演變過(guò)程，分析揭示出固體顆粒運(yùn)動(dòng)分離機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，大粒徑（100μm以上）的以沉降為主，主要集中于液池的底部；小粒徑（15μm以下）的以懸浮為主（貼著下降管管壁向上運(yùn)動(dòng)），主要懸浮于下降管管口以上的區(qū)域；中等粒徑（50μm左右）的處于開(kāi)始大部分沉降的臨界。氣固分離的過(guò)程主要從三個(gè)方面的作用完成：沖擊作用、攜帶作用和破碎作用。固體顆粒的分離機(jī)理分為5種：射流沖擊分離、慣

3、性沉降分離、氣泡尾流拖曳分離、氣泡夾裹破碎分離和液體回流分散分離。
　　其次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)建立氣固兩相流穿越液池過(guò)程的氣液固三相流動(dòng)模擬平臺(tái)，基于歐拉雙流體模型進(jìn)行計(jì)算，獲得了與實(shí)驗(yàn)較吻合的結(jié)果，驗(yàn)證了模型的可行性。得到固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和分離過(guò)程，發(fā)現(xiàn)顆粒在進(jìn)入液池后，直徑較小的很快發(fā)生反折貼著下降管管壁向上運(yùn)動(dòng)；直徑較大的直接向液池的底部運(yùn)動(dòng)，先沉降于液池的中心區(qū)域，然后向液池的邊壁分散。顆粒在液池軸向和徑向均出現(xiàn)多峰分布的特征

4、。隨著入口流速的增大，對(duì)小直徑顆粒的濃度分布影響明顯，而對(duì)大直徑而言相對(duì)較?。活w粒在液池中的濃度分布波動(dòng)性變大，且在液面附近和液池的底部濃度增大，而在液池中心區(qū)域的濃度降低。隨著下降管浸沒(méi)液池深度的提高，顆粒在液池中的分布變得均勻，但是進(jìn)一步的提高，對(duì)顆粒濃度分布的影響變小。
　　最后，獲得了液池中的壓力、流線、湍動(dòng)能以及氣液固三相的速度分布。分析發(fā)現(xiàn)：隨著入口流速的增大，液池中的湍動(dòng)能顯著增強(qiáng)，最大值出現(xiàn)在液面附近貼近下降管管壁