寬篩分流化床的多相流模擬及有機(jī)硅單體合成的傳熱過程研究.pdf

1、本文圍繞寬篩分細(xì)硅粉顆粒的流化特性及傳熱過程,從理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬三個(gè)方面對(duì)有機(jī)硅單體合成流化床反應(yīng)器開展系統(tǒng)研究。
　　 采用CFD模擬軟件FLUENT,運(yùn)用基于顆粒動(dòng)力學(xué)理論的歐拉氣固多相流模型和PC-SIMPLE算法,在考慮氣體與顆粒、顆粒組分以及組分內(nèi)顆粒間的相互作用的情況下,建立了流化床內(nèi)氣固多相流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,并確定了初始條件與邊界條件。在此基礎(chǔ)上,評(píng)判了流化床外型對(duì)流化特性的影響,結(jié)果表明:對(duì)于寬篩分細(xì)顆粒流化床

2、,靜床床面位于擴(kuò)大段下端的異徑流化床內(nèi)部氣泡尺寸較小、顆粒的揚(yáng)析少、流場(chǎng)穩(wěn)定。
　　 模擬比較了自由床、垂直沉浸床、水平三角形排列沉浸床、水平正方形排列沉浸床的流化特性。模擬結(jié)果表明:對(duì)寬篩分硅粉顆粒,整個(gè)系統(tǒng)的最小流化速度大為降低,粒徑較大的顆粒不容易流化,粒徑較小的顆粒容易流化;垂直沉浸管式流化床內(nèi)的大氣泡被指管破碎、氣泡上升速度減緩、聚并現(xiàn)象減弱,床內(nèi)徑向返混程度減弱,增大垂直管管間距可降低壁面處的固含率和密相床層高度;水

3、平沉浸管式流化床內(nèi)有一定數(shù)量的管道被“氣穴”包圍,管間距縮小后“氣穴”增多;水平三角形排列沉浸管比水平正方形排列沉浸管床層高度低,“氣穴”少。
　　 采用壓力脈動(dòng)法研究了寬篩分細(xì)硅粉顆粒的流化特性,擬合出了壓力脈動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)方差與氣速的關(guān)系式,通過擬合公式計(jì)算和分析得到的最小流化速度與理論值吻合較好。
　　 針對(duì)有機(jī)硅單體合成流化床進(jìn)氣分布不均、取熱不均、能耗和物耗高等弊端,以模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù),提出了開發(fā)均熱直流型流化床反

4、應(yīng)器的新思路:采用均布的單管程指管取熱、雙錐進(jìn)導(dǎo)流式氣分布器和硅粉直接回床技術(shù)。經(jīng)工業(yè)應(yīng)用表明:均熱直流型流化床反應(yīng)器密相段床層溫度相同,真正實(shí)現(xiàn)了均勻取熱、進(jìn)氣分布均勻和直接回床順利暢通。
　　 對(duì)有機(jī)硅單體合成反應(yīng)的傳熱過程進(jìn)行了對(duì)流傳熱系數(shù)的計(jì)算和校核,提出了適合于流化床強(qiáng)傳熱過程的有內(nèi)熱源的傳熱膜模型,推導(dǎo)出了氣膜厚度的計(jì)算式。氣膜厚度計(jì)算值與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)值基本吻合,說明本文建立的公式和模型可用于反應(yīng)器內(nèi)濃相段氣膜厚度的計(jì)算