磁流化床氣固兩相流動(dòng)特性及其應(yīng)用的研究.pdf

1、磁流化床利用外加磁場(chǎng)調(diào)節(jié)、控制床內(nèi)的氣固兩相流動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)鼓泡流化到穩(wěn)定流化的轉(zhuǎn)變，在磁穩(wěn)流化狀態(tài)下，流化床具有無(wú)氣體短路、氣固接觸好、床層壓降小、流通截面大等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了常規(guī)流化床的不足，有望在環(huán)境保護(hù)、分離吸附、生物與化學(xué)反應(yīng)等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。深入、系統(tǒng)地研究磁流化床的氣固兩相流動(dòng)的特征對(duì)指導(dǎo)磁流化床的工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行，促進(jìn)磁流化床的應(yīng)用推廣有著十分重要的意義。 本文首先從理論上建立了磁流化床氣固兩相流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型。

2、磁流化床中的氣固兩相流屬于有磁場(chǎng)力作用的稠密氣固兩相流，故本文著重從解決磁流化床中氣固兩相之間的耦合作用出發(fā)，基于雙流體模型，結(jié)合顆粒運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)理論，構(gòu)建出描述磁流化床氣固兩相流動(dòng)特性的控制方程。它不但有效地解決了固相顆粒的湍動(dòng)以及顆粒間的碰撞、摩擦等因素對(duì)氣固兩相流動(dòng)的影響，而且考慮了氣固兩相之間湍動(dòng)能的相互作用，更好地反映出氣固兩相的湍動(dòng)對(duì)各自流場(chǎng)分布的影響。 應(yīng)用計(jì)算流體軟件FLUENT對(duì)磁流化床氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬

3、。數(shù)值計(jì)算主要考察磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)氣固兩相流動(dòng)的影響，本文通過(guò)對(duì)無(wú)磁場(chǎng)、弱磁場(chǎng)、適度磁場(chǎng)的兩種粒徑的顆粒分別在三種氣體表觀流速比的工況下的氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到反映其流動(dòng)特征的固相體積濃度分布、床層壓降分布。同時(shí)，將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)研究獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，證明了本文所建立的模型的適用性以及數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。 為充分地掌握磁流化床氣固兩相流動(dòng)的機(jī)理，在數(shù)值模擬的同時(shí)，本文還對(duì)磁流化床的流化特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)

4、驗(yàn)中采用數(shù)字式差壓傳感器對(duì)床層壓降及波動(dòng)進(jìn)行了測(cè)定，并以此確定出磁流化床顆粒流化的最小鼓泡流化速度，進(jìn)而得到各工況條件下磁穩(wěn)操作區(qū)域的范圍。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)無(wú)量綱數(shù)Re、Ar、Er進(jìn)行回歸分析，得出確定磁穩(wěn)區(qū)域的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。根據(jù)關(guān)聯(lián)式可方便地給出磁穩(wěn)流化床具體的運(yùn)行參數(shù)，這對(duì)磁穩(wěn)流化床的應(yīng)用研究有著積極意義。 研究磁流化床氣固兩相流動(dòng)特征的目的就是為磁流化床的應(yīng)用研究提供理論依據(jù)。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，面向