化工学报 ›› 2023, Vol. 74 ›› Issue (6): 2374-2381.DOI: 10.11949/0438-1157.20230312
陈巨辉1(), 张谦1, 舒崚峰2, 李丹1, 徐鑫1, 刘晓刚1, 赵晨希1, 曹希峰1
收稿日期:
2023-03-30
修回日期:
2023-06-20
出版日期:
2023-06-05
发布日期:
2023-07-27
通讯作者:
陈巨辉
作者简介:
陈巨辉(1982—),女,博士,教授,chenjuhui@hrbust.edu.cn
基金资助:
Juhui CHEN1(), Qian ZHANG1, Lingfeng SHU2, Dan LI1, Xin XU1, Xiaogang LIU1, Chenxi ZHAO1, Xifeng CAO1
Received:
2023-03-30
Revised:
2023-06-20
Online:
2023-06-05
Published:
2023-07-27
Contact:
Juhui CHEN
摘要:
基于DEM方法利用MFIX软件分别模拟了两种不同粒径纳米颗粒在旋转流化床内的流动。模拟结果与以往实验结果进行比较发现结果吻合较好,验证了旋转流化床模型的准确性和可靠性。对纳米颗粒在旋转流化床中的运动过程进行数值模拟,加入范德华力,得到了纳米颗粒分布、纳米颗粒速度矢量分布以及纳米颗粒床层压降在不同离心加速度下随气速的变化。结果表明,少部分纳米颗粒在旋转流化床上部游离,其余颗粒随旋转流化床运动,当纳米颗粒上升到60°旋转角附近时,颗粒出现回落,然后进行反复运动,由于纳米颗粒的运动受到颗粒堆积的影响,最终纳米颗粒在旋转流化床底部往复循环。纳米颗粒在旋转流化床内的压降均随离心加速度和气速的增加而增加,相同条件下TiO2颗粒的床层压降大于Al2O3颗粒的床层压降,而且与TiO2相比Al2O3 颗粒先达到稳定状态。
中图分类号:
陈巨辉, 张谦, 舒崚峰, 李丹, 徐鑫, 刘晓刚, 赵晨希, 曹希峰. 基于DEM方法的旋转流化床纳米颗粒流动特性研究[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2374-2381.
Juhui CHEN, Qian ZHANG, Lingfeng SHU, Dan LI, Xin XU, Xiaogang LIU, Chenxi ZHAO, Xifeng CAO. Study on flow characteristics of nanoparticles in a rotating fluidized bed based on DEM method[J]. CIESC Journal, 2023, 74(6): 2374-2381.
参数 | 数值 |
---|---|
TiO2 颗粒粒径/nm | 21 |
Al2O3 颗粒粒径/nm | 13 |
TiO2 颗粒密度/(kg/m3) | 3800 |
Al2O3 颗粒密度/(kg/m3) | 2900 |
颗粒数 | 23000 |
气体密度/(kg/m3) | 1.205 |
气体黏度/(Pa/s) | 1.8×10-5 |
弹簧刚度/(N/m) | 800 |
恢复系数 | 0.9 |
颗粒-颗粒摩擦因数 | 0.32 |
颗粒-壁面摩擦因数 | 0.34 |
离心加速度10g/(rad/s) | 40.41 |
离心加速度20g/(rad/s) | 57.16 |
离心加速度30g/(rad/s) | 70 |
离心加速度40g/(rad/s) | 80.83 |
CFD时间步长/s | 5.0×10-6 |
DEM时间步长/s | 2.5×10-4 |
网格划分 | 100×100×5 |
表1 数值模拟参数
Table1 Parameters applied in numerical simulation
参数 | 数值 |
---|---|
TiO2 颗粒粒径/nm | 21 |
Al2O3 颗粒粒径/nm | 13 |
TiO2 颗粒密度/(kg/m3) | 3800 |
Al2O3 颗粒密度/(kg/m3) | 2900 |
颗粒数 | 23000 |
气体密度/(kg/m3) | 1.205 |
气体黏度/(Pa/s) | 1.8×10-5 |
弹簧刚度/(N/m) | 800 |
恢复系数 | 0.9 |
颗粒-颗粒摩擦因数 | 0.32 |
颗粒-壁面摩擦因数 | 0.34 |
离心加速度10g/(rad/s) | 40.41 |
离心加速度20g/(rad/s) | 57.16 |
离心加速度30g/(rad/s) | 70 |
离心加速度40g/(rad/s) | 80.83 |
CFD时间步长/s | 5.0×10-6 |
DEM时间步长/s | 2.5×10-4 |
网格划分 | 100×100×5 |
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