振動流化床內(nèi)部流動和傳熱特性數(shù)值模擬.pdf

1、碩士學(xué)位論文振動流化床內(nèi)部流動和傳熱特性數(shù)值模擬NumericalonFlowpropertiesofHeatTransferinVibratedFluidizedBed作者姓名：壺注學(xué)號：21007116指導(dǎo)教師：夏良志副教授完成日期：201306大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要振動流化床已廣泛應(yīng)用于制糖，化工，食品，醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域。振動流化床是一種改型流化床，將指定要求

2、的振動源施加于普通氣固流化床上，從而改善床層流化質(zhì)量，消除流化過程中混合不均勻、溝流等現(xiàn)象。隨著科技的發(fā)展，計算流體力學(xué)方法(CFD)在數(shù)值模擬稠密氣固兩相流動中廣泛應(yīng)用，模擬結(jié)果可以較好的重現(xiàn)顆粒的實(shí)際流動特性。本文以GeldartB和D類粗顆粒二維振動流化床為研究對象，以雙流體模型和顆粒動力學(xué)模型為基礎(chǔ)，并采用C語言，自行編寫振動網(wǎng)格和傳熱模型的UDF程序，對床層流場及顆粒對流傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬。討論了不同參數(shù)對振動流化床流動和傳熱特

3、性的影響。在流動方面，對于單噴嘴流化床，分析了氣泡的生成、長大和破裂的周期過程。發(fā)現(xiàn)振動雖然可以抑制氣泡的生成，但是同時加快了氣泡合并的頻率。對于均勻進(jìn)氣流化床，研究振幅和振動頻率對顆粒濃度、床層壓降等的影響。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：振動作用使床層底部形成低顆粒濃度區(qū)域，振動溝壑的出現(xiàn)會產(chǎn)生大氣泡；受振動影響，顆粒濃度沿軸向方向分為近布風(fēng)板稀相、床中部密相和床層表面稀相過渡三個區(qū)域。這里受振動作用影響最大的是近布風(fēng)板區(qū)域，該區(qū)域空隙率的變化頻率等

4、于布風(fēng)板的振動頻率；隨著振動參數(shù)的增大，顆粒濃度、顆粒速度都趨于均勻；隨布風(fēng)板周期性振動，床層內(nèi)氣體壓降也呈現(xiàn)周期振蕩；通過對顆粒平均動能的研究，發(fā)現(xiàn)振動作用力對顆粒的影響，主要發(fā)生在0到1／8周期內(nèi)。在傳熱方面，對于這兩種流化床，分別分析了各個操作參數(shù)對傳熱過程的影響。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著氣速的增加，傳熱系數(shù)都先增大后減?。患尤胝駝雍?，在低氣速時，隨振幅和頻率的增加，傳熱系數(shù)呈先增大后減小的趨勢；進(jìn)一步升高氣速，隨振幅和頻率的增加，傳熱