加压循环流化床气固流动特性实验研究_气固滑移特性

基金项目:国家自然科学基金(50576106)收稿日期:2008-01-18 修回日期:2008-02-27第26卷 第3期计 算 机 仿 真2009年3月文章编号:1006-9348(2009)03-0272-04循环流化床气固两相流动模拟白志刚,杨 晨(重庆大学动力工程学院,重庆400044)摘要:循环流化床已被广泛用于能源、化工、环保等工业领域,但由于流化床内两相流动、传热及化学反应的物理机理和作用规律复杂性,目前为止对流化床的认识还远远不能令人满意,因此了解流化床内流动机理对循环流化床的设计和运行有深远的指导意义。

针对循环流化床燃烧技术,建立了描述其炉内气固运动特性的三维数学模型,用F l uen t 软件作计算工具,利用欧拉双流体模型(EULER I AN-EULER I AN)对流化床内的颗粒浓度分布、颗粒速度分布和床内压力分布等进行了三维数值模拟,计算结果表明:在床内固体颗粒浓度中心区域低、近壁面高的环核结构,固体颗粒在横截面上存在由核心区向环形区的内循环运动,在相同流化风速度下,沿床高压降随循环物料的增加而变大,在相同的物料循环量,沿床高压降随着流化风速的增加而减小。

关键词:循环流化床;气固运动特性;数值研究中图分类号:TK16 文献标识码:ANu m erica l Si m ulati on of Gas -Soli d F l ow i n CFBBA I Zh i-gang ,YANG Chen(Pow er Eng i neer i ng Co llege ,Chongqi ng U nivers it y ,Chongqi ng 400044,China)ABSTRACT :C ircu lati on fl u i d i zed bed (CFB)has been used i n m any fie l d such as energy ,che m ical eng i neeri ngand env iron m ent etc .Bu t the understand i ng o f flui d ized bed is i n a l aggard place because o f the comp licated m echa n is m and i nteracti on a m ong hydrodyna m i cs ,heat transfer and combustion ,so t he understandi ng of co m pli cated hydro dynam i cs in CFB reactor is s i gnificant to the design and ope ration o f CFB.An Eu l e r t w o-flui d model is estab lished to s i m u l a te the gas-partic l e t urbu l ent flo w i n a CFB reactor wh i ch adopts t he techno l ogy o f co m busti on to re tro fit i n th i s pape r .The model is coded to s i m u l a te the t hree-di m ensiona l fl ow i n t he CFB by m eans of FLU ENT CFD soft ware and the affec tion o f the so lid phase concentra tion d i str i bu tion .The so li d phase ve l oc ity and pressure distr i bution of CFB are st udied and ana lyzed .The resu lts show tha t the fl ow pa ttern i n t he secti on of a CFB consists o f a core-annu l a r fl ow reg i m e i n w hich the so li d density near the wa ll reg i on is higher than that i n the cen ter o f the reactor ;t he pa rtic l es m ove fro m the center to t he annu lar zone i n the sa m e section ;at the fi xed fl u i d i zed a i r ve l oc ity ,t he press ure drop in the reactor i ncreases w ith the i ncrease o f c i rculati ng m ass and the pressure drop i n t he reactor decreases w it h the i ncrease o f t he flui d ized a ir veloc it y w it h t he sa m e c irculati ng m ass .KEY W ORDS :Characteristics o f gas-soli d flo w;N u m er ica l si m ulati on1 引言能源与环境是当今世界发展的两大问题,而石油资源日益紧张,使世界各国将能源结构的比例从燃油(天然气)向煤转移,我国是产煤大国,已经探明的煤的储存量达到八亿多吨,目前一次能源消耗中煤炭占76%,在可见的今后若干年内还有上升的趋势,而且这些煤炭中又有84%是直接用于燃烧的,但其燃烧的效率不高,并且燃烧所排出的大气污染物还没有得到有效的控制,可见发展高效的清洁煤燃烧技术是亟需解决的问题。

三维旋流喷动流化床气固两相流动特性模拟龙新峰;刘意;楼波;钱炜【摘要】为了从理论基础上研究带风帽的旋流喷动流化床干燥器内气固两相流流动特性,采用欧拉多相流模型对一台旋流喷动流化床试验台进行三维数值模拟,分析了各种不同底部进风速度V底与切向进风速度V切比例对旋流喷动流化床干燥器内的气体速度分布和颗粒速度分布特性的影响,以及当V底/V切为30 m· s-1/30 m·s-1时,探讨了气固流动状态随时间的变化规律.研究结果表明:增大V切,有利于增加近壁面区域的气体流动速度和促进气固相的充分混合,增加气体和颗粒相的接触面积,有利于减少气相流动死区,降低黏性物料对筒体壁面的粘附程度.但由于切向风的卷吸作用所形成的负压会导致轴向气流减弱,不利于筒体中心区域气流的轴向发展,降低了轴向风对颗粒层的穿透效果.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2014(032)008【总页数】6页(P1210-1215)【关键词】旋流喷动流化床;干燥;气固流动特性【作者】龙新峰;刘意;楼波;钱炜【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ051.10 引言近年来，由于具有较高的传热和传质效率、干燥效率高、程度深、处理量大和便于操作等优点，流化床干燥器被广泛用于化工、食品、聚合物等行业。

东南大学热能所还将循环流化干燥技术应用于污泥等干燥工程中[1]～[3]。

在实际干燥过程中，干燥器内的气体流动和气固相相互作用规律对于干燥效率有很大影响，但在实际过程中较难测量，因而通过CFD软件对流化床干燥器内气固流动特性进行数值模拟，对了解干燥过程中的颗粒运动很有必要。

目前，对于流化床的数值模拟主要是基于欧拉双流体模型和颗粒动力学理论对喷动流化床进行二维模拟。

床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响张永民;卢春喜【摘要】用实验方法比较了一个二维床和一个大型三维床内FCC颗粒流化床在鼓泡域和湍动域内的流化质量和气体返混特性.实验结果表明,床形对A类颗粒气固流化床具有非常大的影响.二维床和三维床的流动和气固混合行为既具有相似性,如床膨胀随气速的变化趋势;也具有很大的差异性,既包括三维床流化质量差、轴向气体扩散系数大等量上的不同,又包括压力脉动、轴向气体扩散系数的变化趋势以及湾流模式等质上的不同.总之,在本研究中,二维床体现的是一种具有强烈壁效应的小型流化床的特征,而三维床则体现的是静床高度具有很大影响的大型流化床的特征.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2010(061)009【总页数】9页(P2296-2304)【关键词】床形;流化床;二维;三维;流化质量;返混【作者】张永民;卢春喜【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】O6-332Abstract：The fluidization quality and gas back-mixing property in a two-dimensional and a large-scale three dimensional gas-solids fluidized bedsof FCC particles were compared in the range containing both bubbling and turbulent flow regimes.The experimental results indicated bed shape’s sound effects on fluidized beds of Geldart A particles.The hydrodynamics and gas-solids mixing demonstrated both similar and different properties in the two-dimensional and three dimensional beds.The bed expansion with increasing superficial gas velocity showed similar trends in both beds.However,the fluidization quality and axial gas dispersion coefficient were much lower in the three-dimensional beds.Moreover,there were different trends of pressure fluctuation and axial gas dispersion coefficient with increasing superficial gas velocity and even different gulf streaming patterns in the two beds.In general,it can be concluded that the two-dimensional bed in this study represented a small-scale bed with strong wall effect,while the threedimensional bed represented a large-scale bed with strong effect from static bed height.Key words：bed shape;fluidized bed;two-dimensional;three-dimensional;fluidization quality;backmixing作为一种重要的两相接触方式,气固流态化已经广泛应用于石化、能源、化工等众多国民经济支柱产业中。