基于气固两相流流动特性风帽式布风板结构参数优化

摘要

布风板结构参数显著地影响着床层内部气固两相流流动特性,为了探究流化床干燥装置内油菜籽颗粒流化性能和空气流速脉动规律,明晰不同面板凸度、风帽开孔夹角和开口瓣数对风帽布风板布风性能的影响,提出布风板结构数的优化方案。以15.84%开孔率圆形非均匀布孔布风板为基础,根据Euler/Euler双流体模型和Standardk-ε湍流模型,采用ANSYS19.1中流体动力学分析模块Fluent软件对面板凸度(2 mm、5 mm和10 mm)、风帽开孔夹角(0°、5°和10°)和开口瓣数(四瓣、六瓣和八瓣)进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明:5 mm凸度球面板、四瓣风帽、5°开孔夹角布风板是油菜籽流化床干燥的最佳布风板。与平面布风板相比,凸形球面布风板的油菜籽分布均匀性好,其中凸度为5 mm球面板油菜籽平均体积分数方差(0.0073)最小,促使其与热空气接触均匀充分。5°风帽开孔夹角有利于颗粒运动呈现脉动流动,是油菜籽干燥布风板的最佳开孔夹角。风帽开口瓣数对油菜籽流化床干燥的布风性能影响不大,相对来说四瓣风帽开口瓣数能更好地均布空气流。通过实验对模拟结果进行验证,结果发现数值模拟与实验结果相吻合,验证了所优化的最佳布风板是合理可行的,该研究结果可为干燥设备设计提供理论依据,同时也为油菜籽流化床干燥效率提供理论支撑。