旋流篩板式流化床流化特性的數值模擬

吳傳昌，范 飛，周晴晴，孔凡勝，申 玲，管 峰

（蘭州蘭石能源裝備工程研究院有限公司，甘肅蘭州730050）

流化床在強化傳遞過程和反應過程中具有傳熱效率高、傳質速度快等優點，廣泛應用于能源、冶金、化工、環保以及藥品和食品加工等領域[1-2]。但在氣固流化床內，存在固相返混、氣固傳質差、氣體以氣泡形式通過床層等缺點，于流化床內設置內構件可解決上述問題，從而改善流體力學性能和傳質性能[3-4]。因此，強化流化過程中氣固接觸與混合的一個重要方法就是研究流化床內構件。

文獻[5]將流化床內構件按構型與布置方式分為水平構件、垂直構件及組合構件三類，而垂直構件優先應用于細顆粒重量百分數比較大的情況[6]。張少峰等[7-9]開發的旋流篩板因其傳質效果好、壓降低、流通面積大，應用在流化床中具有顯著的效果[10]。許多學者對流化床進行相關研究。王偉文等[11]采用雙流體模型，研究了寬篩分硅粉顆粒在流化床中的流化特性，得到氣泡在硅粉顆粒流化床中的發展規律；王娜等[12]采用STAR-CCM+軟件，研究了立體旋流篩板空間氣相流場特性，獲得氣體的分布規律；S.Z.And等[13]對FCC流化床反應器內的流體動力學和反應動力學進行了數值模擬，認為Syamlal-O′Brien模型優于Gidaspow模型，并修正了Syamlal-O′Brien模型。

本文使用Fluent計算流體力學軟件，對設置有旋流篩板的流化床進行數值模擬分析，研究了不同操作氣速下流化床內氣體和顆粒的分布規律，對認識、了解流化床內的流動行為提供一定幫助。……