旋流喷动流化床造粒机气相流场的模拟计算与实验分析

摘要

喷动流化床无环形死区,可避免易粘颗粒在环形区的团聚,具有介质循环速度快,传热传质效果好等特点,因而受到了广泛的关注.并广泛用于干燥、造粒、颗粒涂层、石油裂解、煤气化及劣质煤燃烧等许多领域.该文对带有旋流的喷动流化床干燥造粒系统流化床层的气相流体速度场进行了深入地分析.建立了喷动流化床气相速度场的流体力学模型,利用Fluent6.0计算流体力学模拟软件模拟出了喷动流化床气相速度场的轴向、径向和切向三维分速度场分布.通过对此喷动流化床三维流场进行实测,并以实验数据对模拟结果进行了验证,取得了很好的一致性.该文还通过对带有旋流的喷动流化床气相流场的三维速度分量的实测量进行非线性回归分析,找出了轴向和切向速度分量的分布规律并得出其沿径向的分布公式.论文分析了气相速度场对喷动流化床干燥造粒的影响,讨论了今后用计算机对喷动流化床气相和气固两相流场进行模拟需要改进和注意的问题,将模拟结果和实际工况结合起来,为今后进行喷动流化床干燥和造粒提供了理论指导.

目录

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第一章文献综述

1.1喷动流化床的国内外研究进展

1.1.1喷动流化床的最小喷动流化气量

1.1.2喷动流化床喷动区直径的大小

1.1.3喷动流化床的最大床高

1.1.4喷动流化床的环形区床层压降

1.1.5喷动流化床中颗粒停留时间的影响因素

1.2计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)模拟

1.3 CFD软件概述

1.3.1 Fluent

1.3.2 CFX

1.3.3 PHONICS

1.3.4 STAR-CD

1.4选题意义

第二章喷动流化床实验装置及测试

2.1实验目的和装置

2.1.1实验目的

2.1.2实验流程和装置

2.2试验测试方法

2.2.1流量测量

2.2.2流场测试

第三章喷动流化过程的流体力学模型

3.1单相湍流流动基本方程组

3.2喷动流化过程的流体力学模型

3.2.1气相湍流模型方程

3.2.2标准κ～ε方程

3.3边界条件

3.4模型的求解

3.4.1模型的通用微分方程

3.4.2模型方程的离散化

3.4.3微分方程的离散方法

3.4.4离散方程的求解

第四章喷动流化床气相流场模拟及结果分析

4.1流体力学模拟

4.1.1气相湍流模拟

4.1.2模拟结果与分析

4.2计算流体力学模拟分析

4.2.1切向速度分布

4.2.2轴向速度分布

4.2.3径向速度分布

4.3压力分布

第五章计算流体力学模拟结果的验证

5.1计算流体力学模拟结果和实验室实测速度分布曲线对比

5.1.1 z=50mm截面处的速度分布曲线模拟和实测结果比较

5.1.2 z=150mm截面处的速度分布曲线模拟和实测结果比较

5.1.3 z=250mm截面处的速度分布曲线模拟和实测结果比较

5.1.4 z=350mm截面处的速度分布曲线模拟和实测结果比较

5.1.5 z=450mm截面处的速度分布曲线模拟和实测结果比较

5.2模拟结果与实际测量结果误差分析

5.3喷动流化床气相速度场拟合分析

5.3.1切向速度分布

5.3.2轴向速度分布

5.3.3径向速度分布

5.4计算机模拟的建议

第六章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢