填充床內(nèi)顆粒物料流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、顆粒流動(dòng)是材料制備工藝中比較普遍的現(xiàn)象，如稀土氧化物制備、鋼鐵材料制備的高爐、豎爐工藝等。豎爐內(nèi)顆粒物料的流動(dòng)現(xiàn)象與豎爐的操作性能、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)，掌握填充床中物料的流動(dòng)規(guī)律對(duì)認(rèn)識(shí)反應(yīng)器的特性、進(jìn)行反應(yīng)器操作和控制非常重要。研究室溫裝置內(nèi)顆粒物料流動(dòng)規(guī)律是認(rèn)識(shí)高溫豎爐內(nèi)顆粒物料流動(dòng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)。本文針對(duì)準(zhǔn)二維室溫填充床內(nèi)顆粒物料流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型研究。
　　以位于不同停留時(shí)間等值線上的示蹤顆粒分別標(biāo)繪出中心和偏心

2、卸料填充床內(nèi)穩(wěn)態(tài)物料流場(chǎng)(包括緩慢流動(dòng)區(qū)和流動(dòng)區(qū))，并研究了卸料速度對(duì)它的影響。以合適的物料流動(dòng)表觀驅(qū)動(dòng)力、物料流動(dòng)阻力等的表達(dá)式為基礎(chǔ)，根據(jù)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒原理建立了可以描述顆粒物料穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。利用 SIMPLE算法進(jìn)行模型方程的離散求解。并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所建模型及其數(shù)值結(jié)果的可靠性。
　　實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型研究的主要結(jié)果為：
　?、偬畛浯矁?nèi)存在明顯的物料流動(dòng)區(qū)和緩慢流動(dòng)區(qū)，任一水平高度上物料流動(dòng)速度沿橫向分布不

3、均勻。中心卸料時(shí)，物料流動(dòng)沿經(jīng)漏口的垂線占優(yōu)分布；偏心卸料時(shí)，在靠近壁面處形成物料流動(dòng)的邊界層現(xiàn)象。卸料流量變化對(duì)流動(dòng)區(qū)無明顯影響。
　?、隗w積力方向的表觀驅(qū)動(dòng)力的表達(dá)式反映了物料流場(chǎng)與體積力場(chǎng)的較強(qiáng)方位對(duì)應(yīng)關(guān)系和填充床內(nèi)流動(dòng)區(qū)和死料區(qū)共存的現(xiàn)象；物料流動(dòng)阻力的表達(dá)式說明物料表觀速度越大，物料流通性越好，通過慣性維持物料流動(dòng)狀態(tài)的作用變強(qiáng)。
　?、壅撐慕⒌倪B續(xù)介質(zhì)模型，能預(yù)測(cè)物料流動(dòng)區(qū)、緩慢流動(dòng)區(qū)和壁面附近的物料流動(dòng)邊界層