液固流化床内二元颗粒流动特性数值模拟研究
发布时间：2021-09-17 17:27
液固流化床（Liquid-solid fluidized bed,LSFB）以其良好的搅拌、传热、传质等性能在石油、化工等领域得到广泛的应用。在实际生产中LSFB内的颗粒往往具有不同的尺寸和密度,这直接影响到颗粒的混合与分离等特性,从而影响LSFB质量以及动量传递效率,进而影响其工作性能,所以在LSFB的设计中,能更好的理解颗粒的混合与分离等特性具有极为重要的意义。首先,本文分别采用欧拉-欧拉双流体模型（Eulerian-Eulerian Two Fluid Model,TFM）和欧拉-拉格朗日粗颗粒模型（Eulerian-Lagrangian Multiphase Particle In Cell,MP-PIC）两种方法对LSFB内不同密度的颗粒流动进行数值模拟。研究表明:与Gidaspow、Wen-Yu曳力模型相比,考虑多组分流动的BVK曳力模型对LSFB内二元颗粒流动具有很好的适用性;通过平均床高以及颗粒分离指数定量分析发现轻颗粒的膨胀高度相对于重颗粒受入口速度的影响更显著;相比于MP-PIC方法,TFM的颗粒分离指数更小,二元颗粒的分离效果更明显。通过颗粒弥散系数和颗粒拟温度分...
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元颗粒分
第一章绪论21.2.1液固流化床内二元颗粒的分离与弥散LSFB内二元颗粒的分离与混合状态可以被区分为均匀混合、非均匀混合、部分分离和完全分离四种模式[7]，如图1.1所示。在LSFB中，颗粒的混合和分离分别受到流体速度、颗粒密度、颗粒形状和粒度的影响。Barghi等[8]应用碰撞技术研究了在不同液体入口速度下颗粒的密度、形状以及粒度对LSFB内颗粒的混合与分离的影响。发现随着液体入口速度增加颗粒的混合程度增加；对于颗粒的分离，颗粒密度相比于颗粒形状和大小影响更加显著；轻颗粒在流化床内循环流动中占据着主导作用。Escudié等[9]对于二元聚四氟乙烯的球体，圆盘，棒等不同形状的颗粒在液固流化床内的流动进行了相关实验研究（所有的颗粒具有相同的体积，圆盘和棒状均具有相同的粒度）。发现与不同粒度的球形颗粒相比，外形不同的非等距颗粒的分离程度更接近于密度不同的颗粒分离程度，得出了粒度作为形状因素对于多组分颗粒系统来分析颗粒的分离状况是不充分的结论。当人们普遍认为，颗粒大小和密度的比值控制着分离效率时，Mukherjee&Mishra[10]通过实验验证当需要提高分离效率时，流化过程中的流体速度可能具有最重要的意义。（a）均匀混合（b）非均匀混合（c）部分分离（d）完全分离图1.1二元颗粒分离与混合状态图1.2.2液固流化床内二元颗粒的层间反演Moritomi等[11]证明了层间反演现象可以通过两种方式实现：改变液体速度，以及在给定液体速度下改变整个床层的固相成分。由于二元颗粒的层间反演速度是反映颗粒层间反演的重要物理量，Jean&Fan[12]基于颗粒的分离速度提出了床层反演速度的预测模型。随后相应的有学者基于LSFB内颗粒体积平均密度和Sauter平均粒径提出了完全分
第三章二元颗粒的分离与弥散16图3.1LSFB结构示意图采用MFIX开源代码对LSFB内的二元颗粒流动进行了数值模拟，其中在空间上采用二阶精度的superbee离散方法，在时间上采用隐式Euler方法。数值模拟基本参数如表3.1所示。采用自适应时间步长其范围是10-6-10-2，总共模拟时间为300s，在之后的研究中如非特殊说明均取后50s的时均数据进行分析。表3.1对于Galvin等[20]数值模拟基本参数参数实验数值模拟液相粘度,μl1.005×10-3Pa.s1.005×10-3Pa.s液相密度,ρl1000kg/m31000kg/m3轻颗粒密度,ρs11600kg/m31600kg/m3重颗粒密度,ρs21900kg/m31900kg/m3颗粒直径,dp1.0×10-3m-1.18×10-3m1.0×10-3m,1.09×10-3m,1.18×10-3m操作压力,P101325Pa101325Pa操作温度,T293.15K293.15K床层初始空隙率,αl——0.56密集填充时颗粒体积分数,αs,max——0.58轻颗粒质量,s10.139kg0.139kg
【参考文献】：
博士论文
[1]稠密气固两相流颗粒聚团流动与反应特性的数值模拟研究[D]. 王淑彦.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3399187
【文章来源】：东北石油大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二元颗粒分
第一章绪论21.2.1液固流化床内二元颗粒的分离与弥散LSFB内二元颗粒的分离与混合状态可以被区分为均匀混合、非均匀混合、部分分离和完全分离四种模式[7]，如图1.1所示。在LSFB中，颗粒的混合和分离分别受到流体速度、颗粒密度、颗粒形状和粒度的影响。Barghi等[8]应用碰撞技术研究了在不同液体入口速度下颗粒的密度、形状以及粒度对LSFB内颗粒的混合与分离的影响。发现随着液体入口速度增加颗粒的混合程度增加；对于颗粒的分离，颗粒密度相比于颗粒形状和大小影响更加显著；轻颗粒在流化床内循环流动中占据着主导作用。Escudié等[9]对于二元聚四氟乙烯的球体，圆盘，棒等不同形状的颗粒在液固流化床内的流动进行了相关实验研究（所有的颗粒具有相同的体积，圆盘和棒状均具有相同的粒度）。发现与不同粒度的球形颗粒相比，外形不同的非等距颗粒的分离程度更接近于密度不同的颗粒分离程度，得出了粒度作为形状因素对于多组分颗粒系统来分析颗粒的分离状况是不充分的结论。当人们普遍认为，颗粒大小和密度的比值控制着分离效率时，Mukherjee&Mishra[10]通过实验验证当需要提高分离效率时，流化过程中的流体速度可能具有最重要的意义。（a）均匀混合（b）非均匀混合（c）部分分离（d）完全分离图1.1二元颗粒分离与混合状态图1.2.2液固流化床内二元颗粒的层间反演Moritomi等[11]证明了层间反演现象可以通过两种方式实现：改变液体速度，以及在给定液体速度下改变整个床层的固相成分。由于二元颗粒的层间反演速度是反映颗粒层间反演的重要物理量，Jean&Fan[12]基于颗粒的分离速度提出了床层反演速度的预测模型。随后相应的有学者基于LSFB内颗粒体积平均密度和Sauter平均粒径提出了完全分
第三章二元颗粒的分离与弥散16图3.1LSFB结构示意图采用MFIX开源代码对LSFB内的二元颗粒流动进行了数值模拟，其中在空间上采用二阶精度的superbee离散方法，在时间上采用隐式Euler方法。数值模拟基本参数如表3.1所示。采用自适应时间步长其范围是10-6-10-2，总共模拟时间为300s，在之后的研究中如非特殊说明均取后50s的时均数据进行分析。表3.1对于Galvin等[20]数值模拟基本参数参数实验数值模拟液相粘度,μl1.005×10-3Pa.s1.005×10-3Pa.s液相密度,ρl1000kg/m31000kg/m3轻颗粒密度,ρs11600kg/m31600kg/m3重颗粒密度,ρs21900kg/m31900kg/m3颗粒直径,dp1.0×10-3m-1.18×10-3m1.0×10-3m,1.09×10-3m,1.18×10-3m操作压力,P101325Pa101325Pa操作温度,T293.15K293.15K床层初始空隙率,αl——0.56密集填充时颗粒体积分数,αs,max——0.58轻颗粒质量,s10.139kg0.139kg
【参考文献】：
博士论文
[1]稠密气固两相流颗粒聚团流动与反应特性的数值模拟研究[D]. 王淑彦.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3399187
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3399187.html
最近更新
教材专著
