陶瓷颗粒堆积床内的流动特性数值模拟分析

摘要

针对化工生产过程中需要根据堆积床的流动特性来对反应器进行设计优化,提出了采用离散元素方法(DEM)和计算流体动力学(CFD)耦合方法,研究了不同物料流速下管径-粒径比为6.33(符合高管径-粒径比D/d>4)的堆积床反应器内部流动特性.通过数值模拟空隙率、压降、压力、流速、流线分布规律,并与常用经验方法结果相对比,验证两种方法的相关性、一致性、可靠性以及CFD-DEM方法的优势.研究表明,物料流速最大(0.8 m·s-1)时,堆积床内的最大流速增长率最小为1.9％,平均压降增长率最小为40％,增大物料流速能够减小近壁空隙率,减小壁面效应的影响;最大压降为25 Pa,可预测工业生产中存在的其他不利因素;结合实际生产具体情况,适当增加物料流速可达到最优设计效果.