流化床氣固兩相流數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、循環(huán)流化床爐膛內(nèi)是典型的稠密氣固兩相流動系統(tǒng)，其中爐膛內(nèi)的氣固兩相流體動力特性對循環(huán)流化床的傳熱、傳質(zhì)和燃燒性質(zhì)有著重要的影響。合適的初始床層高度和傾斜布風(fēng)板結(jié)構(gòu)將對流化床內(nèi)的燃燒起促進作用，并且減少爐膛內(nèi)的磨損。目前，對于不同初始床層高度和傾斜布風(fēng)板結(jié)構(gòu)下流化床內(nèi)氣固運動特性的變化規(guī)律研究較少，沒有充分認識它們對流化床內(nèi)氣固之間混合過程的影響。本文采用雙流體模型對水平布風(fēng)流化床內(nèi)的氣固運動特性和不同初始床層高度對氣固運動特性的影響進行

2、了研究，同時通過可視化實驗進行了氣泡特征研究，數(shù)值模擬結(jié)果與實驗觀測具有良好的一致性，證明了所選模型的正確性。然后對∧形和∨形兩種不同形狀的傾斜布風(fēng)板進行數(shù)值模擬，通過改變布風(fēng)板傾斜角度和布風(fēng)室面積比，研究不同情況下循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相運動特性的異同，為傾斜布風(fēng)板循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計提供理論依據(jù)。已得到的研究結(jié)論如下：
　　①通過對單噴嘴水平布風(fēng)板流化床的數(shù)值模擬和實驗研究發(fā)現(xiàn)：流化床內(nèi)存在中心區(qū)域固體顆粒濃度較稀，邊壁處固體顆粒

3、濃度較濃的“環(huán)-核”流動結(jié)構(gòu)以及顆粒在軸向中心處向上運動，邊壁處向下沉降的循環(huán)流動形式。并且隨著初始床層高度的增加：流化床內(nèi)氣泡直徑增大，氣體泄漏率減小，床層壓力梯度基本不變，流動結(jié)構(gòu)的非均勻性增強。
　?、谕ㄟ^對傾斜布風(fēng)板的數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：由于∧形布風(fēng)板布風(fēng)方式的特點為，兩側(cè)風(fēng)速高、中心風(fēng)速低。因此在兩側(cè)高速風(fēng)的作用下，流化床內(nèi)兩側(cè)顆粒快速向上運動到床層頂部破裂，然后中心顆粒向下運動到床層底部并橫向擴散填補高速風(fēng)區(qū)顆粒被帶走之后的

4、空缺，形成顆粒內(nèi)循環(huán)。而∨形布風(fēng)板的布風(fēng)方式為，中心風(fēng)速高，兩側(cè)風(fēng)速低，顆粒在中心高速風(fēng)的作用下快速向上運動，布風(fēng)板兩側(cè)顆粒在低速風(fēng)和重力的聯(lián)合作用下向下移動，形成中間為流化床，兩側(cè)為移動床的復(fù)合流化現(xiàn)象。
　?、墼谙嗤M口速度條件下，隨著布風(fēng)板傾斜角度的增加，∧形布風(fēng)板流化床和∨形布風(fēng)板流化床內(nèi)氣固混合特性得到加強。在改變布風(fēng)室面積比時，∧形布風(fēng)板流化床和∨形布風(fēng)板流化床內(nèi)的氣固兩相運動特性呈現(xiàn)不同的變化趨勢。隨著中間布風(fēng)區(qū)域面