稠密液固两相湍流混合的数值分析及应用

【摘要】： 稠密液固两相湍流混合是石油化工、制药、食品加工、污水处理等工业领域的重要操作过程。准确描述稠密液固两相混合机理,实现对各种混合设备内两相混合过程的数值分析,为混合设备的设计、优化和工业放大提供必要的理论指导,是混合技术研究的重要方向。为此,本文进行了下述理论与实验研究工作。 首先,在深入分析稠密液固两相流动特点和颗粒分散机理的基础上,借鉴稠密气体动力学和稀疏液固两相流的理论研究成果,在欧拉坐标系下系统地推导并建立了描述稠密液固两相湍流流动的双流体模型。模型中考虑了颗粒碰撞、相间耦合、液体对颗粒的湍流输运作用和颗粒加入对液体相湍流运动的影响。然后,根据建立的理论模型,分别完成了循环流化床和搅拌罐内稠密液固两相湍流混合过程的数值计算与分析。最后,以悬浮均匀度、混合时间和搅拌功率为三个量化指标的评价体系,对搅拌系统进行了搅拌效果预测、搅拌性能评价和操作条件影响分析。