氣固流化床啟動階段擋板內構件受力特性的CFD-DEM 模擬

李鐵男，趙碧丹，趙鵬，張永民，王軍武，4

（1 中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京 102249； 2 中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京 100190； 3 中國科學院大學化學工程學院，北京 100049；4中國科學院綠色過程制造創新研究院，北京 100190）

引 言

流化床反應器具有良好的傳質傳熱性能，且能夠較好輸送固體顆粒物料，因此廣泛用于工業生產過程[1]。反應器內設置合適的內構件可強化傳質與傳熱并提高反應器性能[2-3]。基于以往研究經驗，采用傾斜葉片的流化床內構件破碎氣泡和改善氣固接觸的效果更好，而且還可以通過調整結構參數有效調節氣固相的停留時間分布，具有比垂直構件和具有豎直葉片的網狀格柵更好的反應強化效果，因此此類內構件在工業中應用最廣泛[3]，典型的例子如百葉窗格柵、脊型和塔型內構件等。由于工業流化床內存在復雜的動態兩相流動以及不同操作狀態之間的切換，內構件會受到不同形式和強度的作用力，如果內構件結構設計不合理，很可能會致使內構件發生損傷甚至被破壞，進而導致工業裝置出現故障和經濟損失。因此，為了保障流化床內構件的長周期可靠性，系統掌握內構件在流化床內的受力特性尤為重要[4]。

早期針對流化床中內構件受力特性的研究主要采用實驗手段，大多數關注的是正常流化狀態下B 類顆粒流化床內圓形水平換熱管的受力特性[5-9]，其中Grace等[7-8]的研究為揭示正常流化狀態下圓管受力的機理奠定了良好基礎。……