固定床内压降和流场的CFD分析

摘要

固定床技术广泛地应用在各种过程工业之中。床层内的压降和流场是评价固定床设备的重要参数,能够准确的预测床层内的压降和流场对于固定床的设计、操作有重要的意义。
　　本文利用PFC3D软件建立随机堆砌的床层模型,采用fluent6.3软件研究影响固定床床层内压降和流场的因素。在床层内流体的雷诺数介于0-2200之间,本文详细地研究了进料速度,颗粒粒径,壁面摩擦以及进料分布四个影响因素。结果显示,在不同进料速度范围内,模拟得到的压降值与不同的半经验公式计算值相吻合。当床层中填充非单一粒径颗粒时,床层空隙率分布峰值位置会向固定床中心偏移,流体轴向速度分布的峰值位置同样也向床层中心偏移;此时选用质量平均直径(d43)替代半经验公式中颗粒的平均粒径后,计算得到的压降值与模拟值基本吻合。当床层内流体雷诺数较低并假定固定床壁面为光滑壁面时,壁面附近流体的流速急剧增加,床层内压降明显降低,降幅接近20％;随着雷诺数的增加,壁面摩擦特性对流场和压降的影响逐渐减弱;当进料的表观速度相同时,床层内的压降相同;床层内部、下部的流场主要由床层结构决定,与进料分布形式几乎无关。本研究加深了对影响固定床床层内的压降和流场相关因素的认识,为固定床的设计、操作提供了很好的指导。

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第一章 文献综述

1.1流体性质因素

1.2床层结构特性

1.3固定床的实验研究和理论分析

1.4固定床的数值分析

1.5本文的主要内容

第二章 有关固定床计算的数值模拟软件背景知识介绍

2.1 PFC3D软件

2.2 CFD 背景知识介绍

2.3 本章小结

第三章 固定床计算模型的建立

3.1建立固定床物理模型

3.2建立固定床数学模型

3.3本章小结

第四章 固定床内压降和流场的数值模拟结果及讨论

4.1 进料速度

4.2 填充颗粒粒径分布

4.3壁面摩擦特性

4.4 进口物料的流动状态

4.5本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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