液滴降落過(guò)程的數(shù)值研究.pdf

1、顆粒一流體兩相流廣泛存在于工業(yè)過(guò)程中，如噴淋造粒、煙氣除塵、噴霧與流化干燥等。因該類(lèi)過(guò)程影響因素眾多、機(jī)理復(fù)雜，在相關(guān)的化工設(shè)計(jì)中，多采用宏觀的經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)傳遞參數(shù)進(jìn)行估算，而忽略了微尺度條件的傳遞特性。且經(jīng)驗(yàn)公式多針對(duì)特定的物系和特定的操作范圍，普適性較差。以此獲得的工藝參數(shù)與實(shí)際相比往往存在較大偏差，由此增加物能消耗，加重環(huán)境負(fù)擔(dān)。其中，噴淋造粒工藝的設(shè)計(jì)尤其需要顆粒形狀變化規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的指導(dǎo)。在國(guó)家清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗的要求下，如

2、何以更準(zhǔn)確的方式描述氣液兩相流的傳遞特性，對(duì)于改進(jìn)化工過(guò)程設(shè)計(jì)參數(shù)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本研究針對(duì)造粒塔噴淋造粒工藝的要求，采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)單液滴在氣流中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和傳遞特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，以期為該工藝的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 對(duì)液滴形態(tài)的模擬結(jié)果顯示，液滴在逆流氣流中運(yùn)動(dòng)發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)先拉伸后收縮再拉伸的振動(dòng)過(guò)程，最終成為一個(gè)穩(wěn)定的近似圓球的形狀；獲得了液滴在發(fā)展過(guò)程中拉伸和收縮狀態(tài)時(shí)的壓力場(chǎng)及流場(chǎng)信息；

3、得到了液滴達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的形狀及發(fā)生形變的條件，獲得了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)液滴的形變參數(shù)及發(fā)生形變時(shí)的壓力場(chǎng)和流場(chǎng)的信息。模擬結(jié)果顯示，進(jìn)口氣速的大小對(duì)液滴的形變影響不大。 通過(guò)對(duì)液滴所受曳力的數(shù)值模擬獲得了300)時(shí)，液滴所受的曳力明顯小于液滴處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)(dU/dt=0)時(shí)所受到的曳

4、力，兩者之間的最大和最小相對(duì)偏差分別為33.1％ 和16.8％。采用Colbum類(lèi)比律，由相間動(dòng)量傳遞信息類(lèi)比得出了Re數(shù)在30至500范圍內(nèi)，Nu數(shù)和Sh數(shù)在液滴加速過(guò)程中的變化規(guī)律。從而獲得了相際對(duì)流傳熱系數(shù)h和對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)k<,c>的變化規(guī)律。結(jié)果顯示，相際對(duì)流傳熱系數(shù)h和對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)k<,c>隨Re數(shù)的增大而不斷增大。 對(duì)高溫水滴在常溫逆流空氣中的降落過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。獲得了高溫液滴內(nèi)部及其周?chē)諝獾臏囟葓?chǎng)信息