双组份脉动流化床混合特性的模拟研究

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1、分类号：TQ051．1+3密级：(秘密、机密、绝密)学校代码：10057研究生学号：08815005双组份脉动流化床混合特性的模拟研究SimulationoftheMixingCharacteristicsinTwo-componentPulsedFluidizedBed专业名称：化工过程机械指导教师姓名：李占勇教授研究生姓名：彭巧云申请学位级别：工学硕士论文提交日期：2011年3月论文课题来源：自选课题学位授予单位：天津科技大学天津科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中特别加以

2、标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果内容，也不包括为获得天津科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：锡巧么日期：硼f年弓月侈日知识产权和专利权保护声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师具体指导下并得到相关研究经费支持下完成的，其数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位属天津科技大学；所涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技大学所有。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或

3、使用论文工作成果时署名第一单位仍然为天津科技大学。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：勃眵么日期：2,eft年I；月旷日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，同意公布论文的全部或部分内容，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密}f(请在方框内打“√”)，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于作者签名：锡别币答锄历圈(

4、请在方框内打“√”)。日期：z纠f年弓月J3-日日期：∞I，年岁月旷El密嚣哆摘要气固脉动流化床作为一种先进的流态化技术，现已被广泛应用于能源、化工等领域。脉动气流的加入可以改善普通流化床的流动及传质传热特性，实现许多带有高分散性、成团性和粘性物料的工艺过程，这些常常涉及到双组份或多组分物料颗粒的混合等问题。但流化床内更为复杂的流动状态，使得实验研究变得更加困难。数值模拟方法的优点是可以避免实验研究中的很多系统误差和人为误差，依靠可靠的曳力模型、湍流模型等进行模拟，节省实验时间和成本，对流化床的操作具有指导意义。本文在计算流体力学软件中对等密度体系

5、(不同粒径的硅胶)和不等密度体系(等粒径的玻璃珠和小米)颗粒在矩形波脉动进气的流化床的运动行为进行描述，采用欧拉双流体模型，进行了数值模拟，模拟过程中使用自定义函数定义了脉动气流的波形、频率、波幅等参数，根据收敛性要求选取了松弛因子、时间步长以及求解方式。针对双组份流化床，提出了混合指数作为混合效果的评价标准，分析了高频，低频和共振频率下流化床的混合特性，讨论了在相同脉宽比下改变脉动周期对混合过程的影响，以及脉动流化时，床层压降的波动情况，最后比较了颗粒密度与粒径对流态化的影响。模拟结果表明共振频率下的脉动气流，相比于高频和低频时，能更好地使两种固

6、体颗粒流化混合，得到随床高分布较均匀的平均粒径，混合过程有良好的稳定性。在相同条件下，等密度体系混合效果优于非等密度体系混合效果，说明颗粒密度是造成分离的最主要原因。脉动辅助进气对比连续进气，混合效果更优，还能节约能源，应用前景更广。关键词：双组份脉动流化床；混合；欧拉法；数值模拟；脉动频率；气泡；床层压降Pulsedfluidizedbedhasbeenwidelyusedinenergy,chemicalengineering，andmanyotherindustrialfieldsasalladvancedfluidized-bedtechn

7、ology．Thepulsatinggascanimprovetheflow,heatandmasstransfercharacteristicsintheclassicfluidized—bed,makingitcanbeusedtoprocessthematerialswithhi【ghdispersion，conglobationandadhesion．Themulfiphasesystemsofteninvolvethemixingoftwoormorecomponents，whichmaketheflowstatusinthefluidi

8、zed—bedmorecomplicatedandtoodifficulttostudybyexperiments．Num