变径流化床反应器内的气固流动特性数值模拟

发布时间：2025-03-18 02:11

　　 采用计算颗粒流体力学(CPFD)的数值模拟方法,对直径为160 mm、高度为273 3 mm的变径流化床反应器内的气固流动特性进行冷态模拟,研究不同气速及不同初始物料量对流化床反应器气固流动特性的影响,得到流化床内颗粒体积分数、颗粒速度以及颗粒停留时间的分布。结果表明,当气速不小于2.5 m/s时,流化床内颗粒体积分数轴向分布更为均匀,颗粒速度呈中间高、两边低的倒"U"形分布;壁面附近的颗粒停留时间长于中心处,使得壁面附近的颗粒趋于聚集;流化床的轴径向颗粒体积分数随着初始物料量的增加而增大。

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【部分图文】：

图1 流化床几何模型

本文中采用的CPFD方法,本质上是基于颗粒计算单元多相流(MP-PIC)方式的数值模拟方法,该方法能够在三维空间内将颗粒相和流体相耦合[16]。其数学方程如下。1)流体相方程。两相流中气体连续性方程[17]为

图2 计算网格划分

设气速为1m/s,初始物料高度为500mm,分别提取了3种不同网格模型在同一位置的颗粒体积分数沿流化床高度的变化,如图3所示。网格2与网格3的模拟结果基本一致,由于网格数越多,所需要的计算资源就越多,而使用粗糙网格又会导致模拟过程中信息缺失,使得模拟结果不准确,因....

图3 不同网格尺寸下流化床内轴向颗粒体积分数分布

图2计算网格划分2结果分析

图4 气速对流化床内轴向颗粒体积分数的影响

图4给出了不同气速下、初始物料高度为400mm时,流化床内轴向颗粒体积分数分布。在流化床的底部,由于颗粒之间的相互作用以及碰撞,使得颗粒的速度很难在短时间内快速增加,从而使得颗粒大部分在流化床的底部聚积。颗粒体积分数为底部大、上部小的分布,从图像的走势上看近似于指数分....

本文编号：4035836