粘性力、控制体内阻力影响移动床中物料流动的模型分析和验证

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移动床广泛应用于钢铁、石油化工、能源及环境保护等行业中。粘性介质理论是移动床颗粒物料流动的研究方向之一;已有颗粒物料的粘性连续介质理论不能同时预测流动区和死料区。本文尝试建立能够在整个床层内预测流动区和死区的移动床颗粒流动的动力学模型,可以改变应用连续介质方程在流动区内求解速度场的现状;进行颗粒物料流动实验,以验证所建模型的可靠性;分析粘性力、阻力对物料流动的影响规律。  主要结果如下:  (1)通过对死区和流动区相互依存的分析,获得了物料流动阻力的表达式;该式表明:表观流速越大,物料流通性越好,颗粒物料通过惯性维持自身运动状态的作用越强。  (2)考虑物料流动的阻力和粘性力,基于守衡原理,建立了可预测死区和料速分布的数学模型。  (3)验证了所建模型的可靠性并获得相应实验条件下模型参数的值。  (4)中心卸料流动区随着卸料速度大小变化不明显;作用在控制体表面上的粘性力对中心卸料流动区的影响不占控制地位。粘性力是形成偏心卸料近壁面区的主要影响因素;当粘度为零时,偏心卸料流动区内最大流动速度在侧壁上,随着粘性系数的增大,最大流动速度沿横向向流动区内移动,近壁面区增大。  (5)作用在控制体内的阻力是影响物料流动区的主要因素。动力学参数A越大,流通性系数越大,物料流通性越好,流动区越窄;动力学参数 B越大,流通性系数随速度的变化程度越强,流动区随着卸料速度变化越不明显。  本文的研究可为实际移动床反应器的调控提供一定程度的借鉴;为解决实际工艺连续介质模拟中存在的无法完成死区和流动区同时预测的问题提供一种途径,可为相关理论研究提供认识支撑。
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