小管径-球径比颗粒复合无序堆积床内流动传热数值研究

摘要

圆球堆积床内孔隙分布影响其内部流场及温度场分布,且小管径-球径比堆积床由于壁面限制,内部孔隙率变化剧烈,其内部流动和传热不均匀现象明显.本文针对D/dp=3的圆球无序堆积床构建了三种不等直径圆球复合堆积结构:径向分层复合堆积、轴向分层复合堆积以及随机复合堆积结构,并对其采用DEM-CFD方法建模计算,从轴向、径向及整体角度分析比较不同复合堆积床内流动换热特性及其流场和温度场分布的均匀性.结果表明:孔隙率和孔隙大小分布共同影响堆积床内流场和温度场分布;相对于单一等直径圆球堆积,采用复合堆积结构能使堆积床内部孔隙率分布更均匀,其内部流场和温度场分布也更为均匀;对于D/dp=3的堆积通道,径向分层堆积结构对于提高整体流动换热性能及改善内部流动换热均匀性都有显著效果.