喷动流化床内宽筛分颗粒流动特性的研究.pdfVIP

第 36卷 第 2期 煤 炭 转 化 Vo1．36 No．2 2013年 4月 C0AL C0NVERS10N Apr．2013 喷动流化床内宽筛分颗粒流动特性的研究 唐 楠 曲思建 王 鹏。 董卫果。 杨宗仁 摘 要 建立了喷动流化床气化炉，通过数值模拟方法分析 了宽筛分颗粒 时喷动流化床的流 动特性．数值模拟 中采用非稳态欧拉一欧拉 多相流模型和双方程湍流模型，采用用户 自定义函数 (UDF)编程 ，编写出宽筛分颗粒模型．结果表明，不 同粒径颗粒在密相 区出现分层 ，喷动流化床 内 的流体动力学受颗粒尺寸分布 以及颗粒间能量耗散和传递的影响． 关键词 喷动流化床，欧拉多相流模型，宽筛分颗粒，数值模拟 中图分类号 TQO51．13，TQ018 欧拉一欧拉模型所包含的控制方程如下 ： 0 引 言 1)体积分数方程 ： r 喷动流化床 因为其气固混合的优越性，越来越 Vq— la口dV (1) 受到学者的关注．关于喷动流化床流动特性的数值 式中：V 表示q相的体积，a表示相体积分数． 模拟L1_8_，采用欧拉一欧拉多相流时，固体颗粒直径的 体积分数代表 了每相所 占据 的空间，并且每相 取值一般都是常数，也就是在进行模型计算时，整个 独 自地满足质量和动量守恒定律．守恒方程的获得 流化床床内的颗粒大小是一致的，数值模拟计算 出 可 以使得全体平均每一相的局部瞬态平衡． 来的结果都是基于单颗粒粒径的．基于此，本研究对 2)守恒方程 ：包括质量守恒方程 (连续性方程) 喷动流化床气固两相流的流动规律进行探讨．在实 和动量守恒方程． 际的工业化流化床中，颗粒的粒径分布范围较大 ，使 质量守恒方程 ：q相的连续方程为 得通过数值模拟得出的气固两相流运动的结果与实 际情况有所偏差．颗粒沿高度呈现不同的粒径分布 ， ~tt(OqP)+ ·(Oqp 一 m向 (2) 床内形成颗粒分层流动．颗粒分层流动将影响床内 动量守恒方程 ：q相的动量平衡方程为 气固两相流体的动力特征 、传热和化学反应等过程 ， 甚至会导致塌床．这是 因为流体流动、化学反应 、传 (a )+ ·(aqp )一一 口 Vp+ 热和传质过程都与颗粒的粒径分布有关 ，因此 ，研究 不同粒径固体颗粒的流化特性有重要的工程应用价 · +∑(向+疡加舶)+ = 1 值．目前对于宽筛分颗粒条件L9u下的气 固混合规 aqp ( 。+ - + ，) (3) 律研究较少，因此 ，本研究主要探讨数值模拟宽筛分 颗粒条件下喷动流化床的气固混合特性． 1．2 湍流方程 1 计算模型 喷动流化床 内的气固混合流动是典型的湍流流