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《天津大学》 2005年
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循环流化床脱硫反应器流动特性的实验研究与数值模拟

李艳平  
【摘要】:循环流化床烟气脱硫技术是近年来国内外正在研究开发的一种先进的脱硫技术,具有广泛的应用前景。本文以循环流化床脱硫反应器为研究对象,建立的模拟实验装置采用了工业上广泛使用的新型文丘里气体分布器,对提升管内的流动状况进行气相和气固两相流动实验研究和数值模拟计算,真实地描述了其流动特征,并提出评价流动特征的方法。研究结果为优化文丘里气体入口结构及循环流化床内气固两相传质、传热的研究及工艺设计提供了有益参考。 通过对气体单相流动的实验研究和数值模拟,确定了数值模拟计算结果与实验值的吻合性,揭示了装置侧向进气结构特征和回料装置的存在严重影响提升管内气体流动分布,使回料管下游产生了漩涡。在运用双方程k ?ε模型进行数值模拟的基础上,提出了用气体速度分布不均匀度概念和盲区百分比概念,对提升管内的气体流场进行量化分析; 采用光纤探头测试技术,对不同工况下提升管内局部颗粒浓度的径向分布进行了实际测量,结果表明,实验装置侧向进气结构和回料装置的存在严重影响提升管内气固流场分布,提升管内颗粒的流动出现了严重的偏流,截面上局部颗粒浓度径向分布极不均匀;改进后的进气装置下,颗粒浓度分布明显改善; 建立了以颗粒动力学理论为基础的双流体模型,模型中考虑了固体颗粒对气相湍流的影响,修正了气固两相流动中的湍流动能k和湍流动能耗散率ε输运方程的源项,对实验装置进行了模拟计算。结果表明,所建的数学模型较好地反映了流化床反应器中的气固两相流动状况; 设计了工业装置,并利用所建的气固两相流动模型,对其气固两相流场进行了预测,为工程装置设计提供依据。
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