旋流器与旋转流化床的多相流分析:化工设备的高效模拟

TASK

l  计算旋流器中气液固三相的分布,得出颗粒分级曲线,为改进旋流器构造提供依据;

l  计算旋转流化床中的炭颗粒分布,传热性质。


SOLUTION

主要技术挑战

l  内流场为高速旋转流,计算工作量大,流场的速度分布不难以精确展现。

l  既要考虑到主流场的液体流动,还要模拟出旋流器中心形成的空气柱现象,准确捕捉气液交界面。

l  需要考虑颗粒的喷射参数对颗粒运动的影响,考虑颗粒-颗粒之间的相互作用。

解决方案

l  用ANSYS Fluent高级的湍流模型——大涡模拟的方法模拟旋转流场

l  用VOF的方法模拟出旋流器高速运转时旋流器中的空气柱、用modified HRIC高精度分界面模型捕捉气液分解面

l  用DPM方法模拟固体颗粒的运动,并且用DPM UDF自定义颗粒-颗粒间的相互作用

l  用欧拉-欧拉模型模拟旋转床中的颗粒分布


结论

得到不同操作条件下旋流器中的高速旋转流场,很好吻合实验数据

得到旋流器运转中空气柱的分布

通过统计颗粒排除情况,获得颗粒分级曲线


Customer Benefit

基于操作状态的分析结果,优化最佳的旋流器、旋转流化床设计参数,使得运转中的能耗降低;同时,为设计不同用途,如分离细微颗粒、得到最佳阶段率、高效液液分离等的新型旋流器提供技术支撑。

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旋流器、旋转流化床等化工设备的多相流分析的图2

旋流器中颗粒瞬态分布


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旋转流化床设备网格

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旋流器、旋转流化床等化工设备的多相流分析的图6

旋转流化床不同截面位置煤炭颗粒分布情况

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