循环流化床内颗粒团流动地研究.pdfVIP

。}】幽I．程热物理’t会 学事}：多相流 2002年学术会议 编号：026029 循环流化床内颗粒团流动的研究 陆慧林，王强，刘文铁，别如山 喻尔滨下业人学动力T程系．哈尔滨．i5000 摘要：基于气体分r运动论年n顺粒动理学，建讧相’卜均稠密气I州两相流流动模型．介尺度模型考虑颗 粒团与单颗粒之问、颗粒团!i气相之问的动量和能量的传递和耗散。模拟汁算颗粒容积份额、速度等 参数与实测值相吻合． 关键词：颗粒团聚物流动．介尺度模型，颗粒动理学． 1、前言 循环流化床内气蚓掰相流动具_f=；『时空多尺度的特性：沿床层轴向形成r部为高颗 粒浓度的密相流动、上部为低颗粒浓度的稀相流动：沿床层径向形成床中心区域为低颗 粒浓度的稀相．t升流动、床壁面区域为高颗粒浓度密相F降流动结构。床内离散单颗粒 形成具有局部较高颗粒浓度、不断聚合币I解体的絮状物，构成不稳定的颗粒团流动．形 成非均匀固相流动结构。从而使得吲相流动书现多尺度的特征：单颗粒运动的微尺度、 颗粒团运动的介尺度和周相运动的宏尺度。 采用计算流体力学(CFD)研究循环流化床内气IiIi|两相流体动力特性，例如商业 软件包：PHOENICS、FLUENT等。采蚪J筹分、有限元等方法。戍圳数值计算求解计算 网格参数值。以获得计算流场内的气同两相流动分布规律．采用欧拉，欧拉双流体模摧数 值模拟计算域内气吲两相流场时计算网格内参数的变化将按均匀分布处理。即认为在计 算网格内颗粒相希l气相参数分布是均匀分布的．这对丁：稀疏气阈两相流动是合理的．稠 密气固两相流动中出现局部随机高颗粒浓度的团聚物．团聚物的不断形成和解体使局部 颗粒浓度发牛最并变化．局部颗粒相参数的非均匀分布就要求数值模拟的计算网格尺寸 应该小r团聚物直释．试验研究结果j!乏明住循环流化床中颗粒团聚物尺寸是儿十倍单颗 粒直径．冈此对1：实际德环流化床反应器等设播，数值投拟需要的计算网格数蛾已远远 超出计算机所能承受的艟力．除1F建立类似气相人涡模拟方法的颗粒介尺度模拟方法来 考虑局部离浓度颗粒团湍漉流动对计算网格气嘲两相流动宏观参数的影响．否则。采用 粗网格尺寸将无法考虑网格内部颗粒流动1F均匀性对气同两相流动参数的影响． 2、气固两相相平均守恒方程 基于质量和动鲎守恒，可得到气115}两相瞬时质黛和动鼙守恒方程．若将备瞬时量分 解为时均值和脉动鼍。并爵取时间平均．可得到气ljlI两相时均动馕和质鼍守恒： 2．1时均气相和颗粒相质鬣守恒方程： 、#。s#’。 …(I) —O丁2xPx+v．(6Fpg“#)；0 a 10072(119’ 基金项目：国家自然科学螭台项Ifl(Nu 305 P， (】】) +iV’(dg一(oRg)，+V’iT堋s 其中，f。，=一(H．一Ⅱ。，)(Ⅳ。一“，，)，。当相空间颗粒均匀分布时，项 爵(V·(o。一G。H)，=o，反之，当颗粒出现聚团，呈现非均匀分布时，项 之间的相互作用，反映在介尺度上气同两相的相间作用规律。它表示气相应力(或压力) 分布不均匀引起的附加气相与固相作用力，由气流对颗粒作用力可知．该作刚力被称为 视质量力n。类似单相流体．R可表示为： ‘=鲁∥p。丢(t‰，。一t叱，，) (12) 其中，P。为气嘲两相混合物密度，P。．=i。p#+i，P，-km为修正系数。 当颗粒团速度与相邻单颗粒速度相同时，项‘％，等丁．零。由单相流体力学可知。 湍流流动中除了存在随机性很强的小尺度涡流动外。还存在着比较规则的大尺度涡结 构。大尺度涡不消耗能量，仅起能最传递的作用。颗粒团与大尺度涡的差别在于颗粒团 除传递能量作用外，还消耗