基于EMMS的循环流化床流域研究

发布时间：2021-02-09 18:07

　　流化床的设计、放大和优化需要对流域有基础的认识,然而气固系统的流域划分至今仍存在诸多争议。总结了气固流化系统流域划分的研究现状,并分析了流域划分的主要争议,发现文献中对快速床的界定存在分歧。通过耦合基于稳态EMMS的曳力模型开展双流体模拟,对不同气速和颗粒浓度下的循环流化床进行了数值研究。模拟结果捕捉到了颗粒回流、节涌等现象,据此确定了快速床的操作边界并绘制了流域图,该流域图能够展示循环床中的各流域形态。 

【文章来源】：化工学报. 2020,71(07)北大核心

【文章页数】：14 页

【部分图文】：

快速床的操作范围

快速床的上边界

Bai等[13]定义的快速床具有明显的轴/径向颗粒浓度分布，在“局部与整体上都有很强的非均匀性”，其操作下限（UFD,即由输送床向快速床的过渡）对应上稀下浓结构的出现，操作上限(UTF)伴随着上部稀相区大量聚团破碎、垮塌。Bi等[22]定义的快速床具有颗粒循环通量大、轴径向颗粒浓度分布明显等特点，其操作下限为出现聚团时的气速(VCA)，操作上限为出现节涌时的气速(VCC)。Sun等[43]定义的快速床同样具有明显的径向非均匀结构，其操作下限(Utp)来自于对文献中经验关联式的平均，而操作上限(Utr)对应床层崩塌、通量锐减等现象。此外，该研究还将快速床流域细分为两个子流域：固含率小于10%的低密度循环流化床(LDCFB)与固含率大于10%的高密度循环流化床(HDCFB)，二者具有不同的轴/径向流动结构，分别适用于循环床燃烧与催化裂化这两种主要的循环床工业应用。不同研究者基于大量实验数据拟合了快速床的边界，这些边界及其适用的物性和床层几何尺寸范围见表3。可以看出，各研究者对于快速床流动特征的描述相近，然而划分快速床与毗邻流域的经验关联式却并不统一，流域图的构成形式也不相同。在Wang等[42]之前的工作中，曾基于经典EMMS模型给出了循环床本征流域图的划分，将流域划分为稀相输送、密相流动及二者之间的噎塞型转变，如图2所示。其中，噎塞曲线上的流态具有明显的径向环核结构和轴向上稀下浓颗粒分布。然而，在噎塞曲线的下方，表2中所列的一些非均匀特征就已出现，具体表现为浓相和稀相的空隙率不相等[46]；而在噎塞曲线的上方，实际操作的通量显然难以无限增大。因此，与完全不考虑几何结构影响的本征流域图不同，如何确定现实操作图中的快速床上下限以及流动结构的特征，值得进一步关注。

【参考文献】：
期刊论文
[1]FCC反应过程的CFD模拟进展[J]. 鲁波娜,张景远,王维,李静海.  化工学报. 2016(08)
[2]流态化模拟:基于介尺度结构的多尺度CFD[J]. 王维,洪坤,鲁波娜,张楠,李静海.  化工学报. 2013(01)



本文编号：3026026