旋風筒中磷石膏顆粒濃度分布的數值模擬

嚴思思，劉少文

武漢工程大學化工與制藥學院，湖北 武漢 430205

旋風分離器內部流場為復雜的三維湍流旋流場，其內部顆粒濃度分布和分離效率會影響它作為預熱設備時的傳質傳熱效率［1-2］，而顆粒濃度分布和分離性能受到操作條件和結構尺寸的影響。多年來，研究者們借助各種實驗方法對顆粒濃度場的分布情況進行了測試，由于實驗技術和實驗室條件的限制，使得對于濃度場的認識還不夠全面［3］。隨著計算流體力學發展，越來越多研究者通過數值模擬方式探究旋風分離器內部流場。劉淑艷等［4］采用多種湍流模型對旋風分離器的內流場進行數值模擬，得到采用雷諾應力模型所得到的結果比采用標準k-ε模型的更貼近實驗值，更適合用于強旋流流場的數值模擬的結果。薛曉虎［5］利用改進的雷諾應力模型和顆粒隨機軌道模型模擬了入口氣速和入口氣體含塵濃度對濃度分布和分離能力影響。譚慧敏等［6］利用RSM模型和顆粒隨機軌道模型對直切式旋風分離器三種不同排塵錐結構下的氣固兩相流場進行了研究。以上研究采用的隨機軌道模型沒有考慮顆粒間的相互作用力，同時在計算分離效率時，壁面條件設置的不合理，使得分離效率與實驗值誤差較大，求解結果與實際情況還存在較大差異。

歐拉-歐拉模型考慮了顆粒間作用力且分離效率的計算更貼近真實情況［7］。因而本文采用雷諾應力模型和歐拉-歐拉模型對旋風分離器磷石膏顆粒濃度分布情況進行數值模擬，研究分析風速、固氣比和排料口直徑對濃度分布和分離性能的影響規律，為今后對準確模擬旋分分離器氣固兩相流提供參考。……