65t/h高低差速循环流化床锅炉燃烧特性模拟

基于商业计算流体力学软件Fluent,采用非预混燃烧模型对一台65t/h高低差速循环流化床锅炉炉内燃烧特性进行三维稳态模拟,并对高、低速床内温度和组分分布进行分析。通过温度场和差速循环流化床特有的内循环特性验证所选模型的有效性,根据炉内温度、CO_2浓度和O_2浓度的分布分析差速循环流化床的燃烧特性。结果表明:高低差速循环流化床实现了不同粒径颗粒的分床燃烧,大粒径颗粒在高速床燃烧,小粒径颗粒进入低速床燃烧。燃料燃烧放出的热量一部分由烟气带走,大部分由颗粒的内循环过程被带入左右低速床,使燃料继续燃烧并传递给埋管受热面,换热后的物料通过回流孔回到高速床。     

35t/h内循环流化床锅炉流动数值模拟

采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型,对35t/h内循环流化床锅炉炉膛的气、固流动特性进行了数值模拟。结果表明:炉膛压差的模拟值与实验值吻合较好,说明欧拉双流体模型能够准确地描述炉膛内气、固流动特性;颗粒体积分数和速度分布特性既揭示了内循环流化床中颗粒的内循环流动机理,又为内循环流化床大型化和流动结构优化提供了参考。     

循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展

对循环流化床气固两相流动数值模拟的研究进展进行介绍,包括传统的欧拉双流体模型、基于颗粒动力学理论的双流体模型、基于拉格朗日坐标系下的颗粒轨道模型、能量最小多尺度模型和小室模型,并对上述模型的原理、发展和优缺点进行了描述。     

循环流化床生物质颗粒掺混流动特性CPFD模拟

针对循环流化床(CFB)燃煤锅炉掺混生物质颗粒对床内颗粒流动特性的影响,文中基于计算颗粒流体动力学(CPFD)方法对CFB内煤炭颗粒掺混生物质颗粒的混合流动特性进行模拟研究,考察床层压降,并分析生物质掺混比以及不同的掺混方式对颗粒流动特性的影响。结果表明：掺混质量分数15%生物质的混合颗粒最小流化速度为0.7 m/s;生物质掺混比例的增加使最小流化速度有所提升,但提升程度不大;此外,2种颗粒的堆积方式对颗粒流动特性存在影响,当生物质堆积在煤炭上方时,会阻碍床层内颗粒的正常流化,出现节涌现象。     

循环流化床下料管中气固流动的实验研究I—颗粒流动

在内径１１０ｍｍ的下料管循环流化床中，采用ＦＣＣ（流化床催化裂化催化剂）、硅胶球颗粒时，对下料管中颗粒局部速度、局部浓度的测量基础上，研究了床层截面平均颗粒浓度，截面平均颗粒速度的轴向和径向分布，并回归得到求取床层颗粒浓度的关联式，为气固下行反应器设计开发提供了理论依据。     

循环流化床壁面的几何结构对床层气固流动特性的影响

采用反射式光导纤维探头对平壁和膜式壁面的循环流化床内的局部瞬态颗粒浓度进行测量,并应用时间序列分析方法对两种不同壁面几何结构的床内的动态特性进行分析.研究结果表明,循环流化床内存在明显的时空结构不均匀性,壁面的几何形状对壁面附近的气固流动特性存在显著的影响．     

喷动流化床流动特性数值模拟

为了捕捉喷动流化床中微观层次上的颗粒运动信息,建立了基于CFD的二维非稳态喷动流化床欧拉-欧拉两相流模型。分析了不同流化气速对喷动流化床气固流动特性的影响,即不同工况下的炉内压力降、颗粒浓度、床内空隙率分布、气体速度分布和固体颗粒速度分布。数值模拟研究结果表明:随流化气速的增大,压降和炉内平均空隙率逐渐增大,密相床层高度逐渐增加,沿着轴向方向的气体流量增大,喷动气的射流深度逐渐增加,同时射流半径也逐渐增加。     

循环流化床提升管气固湍流的计算流体力学模拟——k-ε-kp-εp-Θ5参数双流体模型

提出了用k -ε-k_p-ε_p-Θ 5参数的双流体模型来模拟循环流化床提升管中的气固湍流 .模型用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞 ,用低Reynolds数湍流方程分别模拟气相和颗粒相的湍动 ,并且考虑了气固两相湍动的相互作用 .模拟所得颗粒速度和浓度的径向分布与实验结果吻合良好 .分析表明 :在时间和空间域上 ,采用颗粒相湍动与颗粒间碰撞分离处理和颗粒相湍能及耗散方程的引入是合理的 ;颗粒相湍动与两相湍动相互作用的封闭条件是影响模拟结果的重要因素 .     

三维循环流化床气化炉气固流动全回路模拟

基于欧拉双流体模型和颗粒流动理论对实验室规模的循环流化床气化炉进行了全三维模拟,考察了炉内压力和固体颗粒的分布特征,并进一步比较了操作条件对炉内气固两相循环流动的影响差异。模拟结果表明:提升管内呈上稀下浓的颗粒分布,径向处存在边壁浓中心稀的环合结构,下降管内能够形成堆积较为密实的料封,模拟得到的系统压力环路与试验值较吻合。藏量、粒径和入口气速均会影响炉内的固体颗粒浓度和压力分布,合适的粒径和入口气速条件与颗粒终端速度的匹配是影响炉内稳定循环流化的关键因素。     

水平管道内固液两相流流动特性的CFD模拟

引言固液两相流管道水力输送技术始于20世纪初,现已广泛应用于能源、化工、石油、矿业、水利、冶金及环保等各工业领域,量化管道内固液两相流流动特性对于指导输送系统的安全运行及优化设计尤为关键。长期以来,两相流复杂的力学特性给     

487t／hCFB锅炉冷态流化特性的数值模拟

在采用多孔介质模型对布风板进行简化的基础上,使用三维双欧拉多相流模型对不同进风方式、不同布风板阻力下的冷态流化特性进行数值模拟。模拟结果表明,采用后墙进风和增大布风板阻力的方法能有效改善煤层流化的均匀性。     

颗粒旋转对鼓泡流化床内气固两相流动特性影响的数值模拟

运用考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散影响的颗粒动理学方法,建立鼓泡流化床气固两相Euler-Euler双流体模型,数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性。分析表明,颗粒平动温度与旋转温度之比是法向和切向颗粒弹性恢复系数和摩擦系数的函数。与不考虑颗粒旋转效应计算结果相比,考虑颗粒旋转效应后床内较容易形成气泡,颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显。并且床层平均空隙率和床层膨胀高度增加,床中心区域颗粒轴向速度提高,床内颗粒平动温度下降。考虑颗粒旋转效应后预测的颗粒轴向速度和颗粒脉动速度与文献实验结果基本吻合。考虑颗粒旋转效应后获得的气泡直径更接近于前人经验关联式。     

稠密气固两相流动的颗粒二阶矩方法及鼓泡床流化特性的模拟

采用颗粒动理学方法,考虑颗粒速度脉动各向异性,建立颗粒相二阶矩模型。应用初等输运理论,对三阶关联项进行模化和封闭。考虑颗粒与壁面之间的能量传递和交换,建立颗粒相边界条件模型。数值模拟鼓泡流化床内气固两相流动特性,模拟结果表明鼓泡流化床内颗粒相湍流脉动具有明显的各向异性。预测颗粒速度与Muller等和Yuu等实测结果相吻合。预测颗粒脉动速度二阶矩与Muller等实验结果变化趋势相同。统计得到的固相雷诺应力型二阶矩与Muller等实测颗粒脉动速度二阶矩和Yuu等实测颗粒脉动速度相吻合。     

Flow behaviors of a large spout-fluid bed at high pressure and temperature by 3D simulation with kinetic theory of granular flow

Flow behaviors of a large spout-fluid bed (I.D. 1.0 m) at high pressure and temperature were investigated by Eulerian simulation. The gas phase was modeled with k − ε turbulent model and the particle phase was modeled with kinetic theory of granular flow. The development of an internal jet, gas-solid flow patterns, particle concentrations, particle velocities and jet penetration depths at high pressure and temperature at different operating conditions were simulated. The results show that the bed operated at an initial bed height larger than the maximum spoutable bed height resembles the flow patterns of jetting fluidized beds. The radial profiles of particle velocities and concentrations at high temperature and pressure have the similar characteristic shapes to those at ambient pressure and temperature. The particle concentrations and velocities appear to depend on the bed heights when increasing pressure while keeping the gas velocities and temperature constant. The particle velocities in the lower region of the bed increase with increasing pressure, while they tend to decrease in the middle and upper regions of the bed. The particle concentrations have an opposite dependency with increasing pressure. They decrease in the lower region of the bed but increase in the middle and upper regions of the bed. Besides, the jet penetration depths are found to increase with increasing pressure.     

基于颗粒动力学理论的搅拌器中固液流动的数值模拟

在欧拉双流体模型基础上引入颗粒动力学理论(KTGF),对带挡板圆盘涡桨式搅拌器内的固液两相流动进行数值模拟。结果表明,搅拌器底部颗粒温度分布与固相浓度分布趋势吻合,转速低于600 r/min时,槽底会形成明显的颗粒沉积,转速从600 r/min增至1500 r/min,堆积区向轴中心收缩,基于颗粒动力学理论可以合理解释挡板及叶轮转速对固相浓度分布的影响。随叶轮转速增大,搅拌器内固液两相湍流运动加剧,颗粒温度、湍动能及轴向速度增加,颗粒分布更均匀,但达到完全悬浮状态后颗粒温度趋于稳定。搅拌器底部和挡板处颗粒堆积导致了局部颗粒浓度增加及颗粒平均自由行程减少,颗粒温度反而降低;同时挡板布置使搅拌器内形成了双循环回路,加强了流体的湍流程度,增强了湍动能,但导致颗粒在挡板处积聚,不利于固相在挡板处均匀分布。     

上行气固两相流充分发展段流动行为的相似特性

在10.5 m高气固循环流化床实验装置上,在对提升管内的轴向压力梯度和局部颗粒浓度进行实验测试的基础上,结合部分文献上的实验数据,研究了上行气固两相流充分发展段在不同操作条件下气固两相流动行为的相似特性.结果表明,所提出的经验相似准则能表征上行气固两相流充分发展段在不同操作条件下流动行为的相似性,并且该经验相似准则独立于实验装置系统.对于同一上行气固两相流系统,只要操作参数按该相似准则同步变化,气固两相流在充分发展段就具有相似的宏观和微观流动行为.     

液固分布器的数值模拟和结构优化

流化床内液固两相流的均布问题一直是制约流化床发展的难点。本文采用颗粒动力学双流体模型来描述液固两相流,应用CFD方法模拟了二维液固流化床换热器下管箱中的流场流动特性,并用模拟手段优化了下管箱中液固分布器的结构参数。模拟结果与试验值吻合较好,模拟结果表明：在V型挡板角度小于滑落角的挡板型式下,多孔板的开孔率在35%左右,开孔直径大小在12mm左右时,下管箱中固含率的不均匀度最小,这种结构参数下液固分布器的分布效果最好。