旋流器、旋转流化床等化工设备的多相流分析

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。

 

旋流器中颗粒瞬态分布

 

旋转流化床设备网格

 

旋转流化床不同截面位置煤炭颗粒分布情况