闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟
一种新型气固分离器内两相流动的数值模拟
一种新型气固分离器内两相流动的数值模拟周婵;卢春喜;严超宇【期刊名称】《高校化学工程学报》【年(卷),期】2009(023)003【摘要】采用数值模拟的方法对带有切向开缝中心管式气固分离器的气固两相流进行了研究.计算中对气相采用了雷诺应力模型,对颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型.结果表明:气相流场总体特征为拱形空间内气流以切向速度为主绕排气管做旋转运动,切向气速随径向位置的增加而减小.大部分气体通过开缝进入中心排气管而从中心管排出,少部分气体由排气管下方空间返回入口区.颗粒相的引入对气相流场有显著的影响,分离器拱形空间内同一径向位置的气体切向速度明显降低.颗粒由于自身惯性向边壁运动的趋势改变了气相流场分布,使气体更易向中心管内运动,从而达到较高的分离效率.计算得到的分离效率与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据.【总页数】6页(P375-380)【作者】周婵;卢春喜;严超宇【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TQ028.24;TQ018【相关文献】1.氧煤燃烧器内湍流气固两相流动数值模拟 [J], 高利娟;李家新;李朝祥;王平2.某型航空发动机油气分离器内两相流动数值模拟 [J], 贾春强;徐让书;马前容3.带内锥的扩散式分离器内两相流动的数值模拟 [J], 李浩;刁永发4.一种新型气固分离器内气相流场的数值模拟 [J], 严超宇;卢春喜;刘显成;时铭显5.扩散式气固分离器内两相流动数值模拟 [J], 谭晓军;陈丽华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热泵干燥箱内部流场的数值模拟及特性分析
摘要干燥是农副产品加工主要的方式与手段。
目前市场上常用的干燥设备，种类繁多，规格不一，且存在着设备针对性不强，干燥箱内的结构单一，内部的流场分布不均匀，不同位置摆放的物料在干燥的过程中，所需的干燥时间相差较大的缺点。
为了提升干燥箱内流场的均匀性，减小干燥过程中的物料受热差异，本文针对所构建的实物干燥系统，在装载干燥物料实际堆放模式下开展了干燥箱内流场流动特性分析，对不同干燥箱结构、风速、压力、湍流强度等关键参数展开分析，并结合实验测试结果进行了验证，提出干燥箱设计的优化方案，主要的研究内容及结论如下：（1）根据干燥物料的实际情况，设计了一个热泵干燥系统。
为探究系统的运行情况及性能，对该干燥系统分别进行了空载和负载实验，实验结果表明，干燥箱内的温度可以达到设定的55℃，且在干燥过程中，干燥箱内不同位置处存在温度的差异，最大差值达到3℃；干燥过程中会出现相同质量物料干燥完成所需时间相差几个小时的情况。
（2）对模拟相关的流体力学控制方程进行了介绍，建立了基于实际物料干燥条件下的干燥箱数学和物理模型，并针对实际尺寸长×宽×高为370×290×210cm 的实物干燥箱开展了相关实验研究，最终通过实验验证，确定模拟结果和实验结果的误差在10%以内。
（3）干燥箱进风口设置在壁面的中间位置，采用一侧进风，对侧回风的方式，可以提高干燥箱内气体流场的均匀性。
通过对仿真结果的分析，在进风口的风速设置为5m/s时，干燥箱内不同位置处的压力差最小，最适合干燥实验的进行。
在干燥箱进风风量确定的条件下，对进风口的截面和进风风速进行了综合模拟分析。
设置了四种不同的工况，对比发现，在风口面积0.96m2，风速为3.0m/s 条件下，干燥箱内所选取的研究面上湍流强度低，湍流的分布均匀，另外拐角处也有湍流分布，因此在实际的干燥过程中，干燥箱内部的流场分布也会更加均匀。
（4）开展了干燥箱结构改变对流场均匀性的研究。
气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第12期·4350·化 工 进展气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化田海军1，周云龙2，赵晓明1（1东北电力大学自动化工程学院，吉林 吉林 132012；2东北电力大学能源与动力工程学院，吉林 吉林 132012）摘要：气固两相流固相流率的测量是测试领域的难点之一，为了实现气固两相流固相浓度与流速的测量，阐述了电容层析成像的原理，搭建了气固两相流实验台，固相选用聚丙烯颗粒，气相为空气，固相依靠自身的重力流经实验装置，利用ITS 公司的M3C 电容层析成像装置对气固两相流的固相浓度、速度、质量流量进行了测试研究。
实验中的浓度测量采用图像的介电常数分布像素，速度测量选择双层结构的电容传感器，利用相关测速原理，计算上下游传感器成像像素的相关性，最后由测得的速度及浓度分布计算出质量流量，测量结果与重力传感器测量的质量流量结果进行了对比，结果具有较好的一致性，测量误差小于10%，表明利用电容层析成像系统可对气固两相流参数的测量。
关键词：成像；两相流；流动；质量流量；固相浓度；浓度；体积流量中图分类号：TP29 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4350–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613. 2016-2459Measurement and visualization of concentration and velocity of solidphase in the gas-solid two- phase flowTIAN Haijun 1，ZHOU Yunlong 2，ZHAO Xiaoming 1（1School of Automation Engineering ，Northeast Electric Power University ，Jilin 132012，Jilin ，China ；2School of Energyand Power Engineering ，Northeast Electric Power University ，Jilin 132012，Jilin ，China ）Abstract ：Measurement of the solid phase flow rate in the gas-solid two-phase flow is one of thedifficulties in test realm. In order to realize visualization measurement of gas-solid two phase flow, the principle of electrical capacitance tomography was stated and a gas-solid two phase flow test-bed was developed. Polypropylene particles and air were selected as the solid phase and gas phase. Solid phase relied on their own gravity flow through experimental device. M3C capacitance tomography device of ITS company was used for the test and research on solid phase concentration, speed and mass flow rate in the gas-solid two phase flow. In the experiment ，concentration measurement was based on the dielectric constant distribution of the pixels about image. Capacitive sensor with double layer structure was used to measure velocity. The relevant principles of the speed measurement was used to compute the correlation between upstream and downstream of sensor imaging pixel. Finally, the mass flow was calculated by the measured velocity and concentration distributions. The mass flow measurements were compared with the results of gravity sensor. The results showed good agreement with measurement error of less than 10%. The experimental results indicated that the capacitance tomography system can be used to measure the parameters of gas-solid two phase flow. Key words ：image ；two-phase flow ；flow ；mass flow ；solid concentration ；concentration ；volume flow第一作者：田海军（1971—），男，工学硕士，高级实验师，主要从事过程检测及层析成像方面的研究工作。
双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟
双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟
秦长江;胡自化;张荣;陈小告;方涛
【期刊名称】《有色金属工程》
【年(卷),期】2017(007)003
【摘要】针对双轴桨叶式干燥机凭经验和反复试验确定操作参数而导致的试验周期长、生产成本高、干燥效果不理想的问题,通过建立双轴桨叶式干燥机CFD模型,对双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟开展研究.揭示了双轴桨叶式干燥机气固两相流的流场和温度场的分布规律,探究了桨叶轴转速和蒸汽温度对出料口物料含水率的影响,研究结果为双轴桨叶式干燥机的结构优化及操作参数的合理选择提供重要的理论参考.
【总页数】9页(P64-72)
【作者】秦长江;胡自化;张荣;陈小告;方涛
【作者单位】湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;株洲冶炼集团股份有限公司,湖南株洲 412004;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105
【正文语种】中文
【中图分类】TK173
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1.静电式柴油机颗粒物传感器气固两相流数值模拟 [J], 资新运;王宏涛;庞海龙;边浩然;张俊
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3.双轴桨叶式干燥机气固两相流的数值模拟 [J], 秦长江;胡自化;张荣;陈小告;方涛;;;;;
4.非贮压手持式灭火器气固两相流数值模拟仿真研究 [J], 曹书华;庄弘炜;余鹏飞
5.双轴螺旋桨叶干燥机内污泥含水率数值模拟 [J], 朱雨;董金善;赵悦;张森源因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
物料干燥膨胀过程的热、气、固耦合数值模拟
烘 丝是卷 烟生 产 的一道 重要 工序 。具 有较 高含水
率 的物 料 经过 过 热蒸 气 的输 送 ， 工 作介 质 在 系统 直 与 管 中进行 激烈 的热 交换 ， 完成 干燥 和膨 胀 ， 物料 最终 使
达 到工艺 要求 。近 年来 ， 的烟 草膨胀 工艺 不断 涌现 ， 新
各种 耦 合 因素 的数学 模 型 和 控 制 方 程［ ， 入 相 应 的 ５引 ］ 边界 和初始 条件［ ， ６ 确定 各 相 的物性 参 数 ， 考 虑其 随 ］ 并
物
燥膨胀过程 热 、 、 气 龠数值模拟
符 海 珠 ，陈 君 若 ，魏 镜 锼 ，曾亚 平
（ 明理 工 大 学机 电工程 学院 ，云 南 昆明 ６ ０ ９ ） 昆 ５ ０ ３
摘
要 ： 气 固 两相 流 理 论 、 力输 送 原 理 厦 计 算流 体 力 学 为基 础 ， 滑 移 一 扩散 流动 模 型 的 基 础 上 ， 助 有 限 元 分 析 方 以 气 在 借
相在 流 动过 程 中尺 寸 没有 太 大 的变 化 ， 把其 视 为 是 可 连续体 ； 由于颗粒 相 与流 体相 的初 始 速度 不 同 ， 相问 两
闪蒸模拟和灵敏度分析
闪蒸模拟和灵敏度分析例：在100kpa下，组成为40%的苯和60%的甲苯混合物，泡点进料，流量100kmol/hr。
（1）、计算其露点温度。
（2）、将此混合物在100kpa下进行闪蒸是进料60%汽化，求闪蒸温度、闪蒸过程的热负荷。
物性方法采用RK-SOLVE.（3）、如果进料的气化率在0.3到0.7之间变化，用灵敏度工具方法，分析闪蒸气化率的变化对闪蒸过程热负荷的影响，物性方法采用RK-SOLVE。
1.计算其露点温度闪蒸过程为气液两相，选用separators-flash,流程如下：点击next键：如图，在title中输入主题；点击next键，如图，输入组分。
点击next键，出现二元交互作用界面，不作改动；点击next键，输入物性方法；process type选着all，base method选着物性方法RK-SOLVE，其他不作变动；点击next键，输入进料组分信息，压力100kpa，c6h6为0.4，c7h8为0.6，摩尔流量100mole/hr,气相分率为0（因为是泡点进料）点击next，输入闪蒸器数据，压力为100kpa，气相分率为1（因为求露点温度）；点击next，开始运行模拟；得到如下结果；查看物流结果；查看闪蒸器结果；可知露点温度为101.4摄氏度。
2.将此混合物在100kpa下进行闪蒸是进料60%汽化，求闪蒸温度、闪蒸过程的热负荷。
物性方法采用RK-SOLVE。
进入block-fl-specification界面输入气相分率为0.6.点击next，开始运行模拟如下；物流结果；闪蒸器结果；可知闪蒸温度为98.9摄氏度，热负荷为0.4785Gcal/hr。
3.如果进料的气化率在0.3到0.7之间变化，用灵敏度工具方法，分析闪蒸气化率的变化对闪蒸过程热负荷的影响，物性方法采用RK-SOLVE。
进入model analysis tool--sensitivity，点击new定义采集变量define为HD具体如下：点击next，定义操纵变量vary如下：点击next，fill variables：点击next，运行模拟：查看结果：选中vary1，在plot中定义为X轴，选中HD，在plot中定义为Y轴，然后点击display plot，得到如下曲线：。
采用无网格移动粒子法数值模拟闪蒸射流
C! 数值计算方法
对 于 不 可 压 缩 流 体! 其连续性方程和 ( 7 U . 2 3 B 6 , % Y 2 Q方程可写成如下形式 * + 8 8 $? " ! ! $ ’ # $ ’ )
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外场作用下流化床中气固两相流动数值模拟
外场作用下流化床中气固两相流动数值模拟气固两相流化床已广泛应用于能源、化工、制药、石油等领域。
为了改善流化床的流化质量,通常采用对颗粒表面进行改性或者加入外能量场的方法,消除流化过程中出现的气固混合不均匀、扬析、沟流、颗粒损失等现象。
目前常用的外能量场有振动场、磁场、声场、电场等。
随着计算机性能的提高,离散元方法(DEM)在稠密气固两相流动数值模拟中得到广泛应用。
研究结果较好地复现了实际颗粒流化过程,预测了颗粒流动机理。
本文将对振动场、磁场和声场作为外加能量场的流化床内气固两相流动特性进行数值模拟,从宏观运动和受力分析角度研究外场对气固流动的影响。
采用Euler-Lagrange方法模拟气体和颗粒流动,颗粒碰撞采用软球模型。
同时考虑外场对颗粒受力的影响,建立不同外场作用下颗粒运动模型。
采用FORTRAN语言,自行编写计算程序。
为减小数值模拟运算量,在颗粒搜索方式上采用了定区域升序搜索,以提高运算速度。
通过上述模拟方法对外场作用下的流动现象进行复现,讨论了不同参数对气固流化特性的影响。
对于振动辅助气固流化床,考虑床体振动引起布风板所在的计算网格中心位置变化对空隙率和气体压力计算的影响,建立了振动辅助气固流化床的Euler-DEM计算模型,数值模拟研究床体竖直振动(整床振动)流化床中气体-颗粒流动过程。
研究振动幅值和振动频率对颗粒速度、浓度分布等的影响,分析振动能量从布风板传入气固两相流体的传播机理。
数值模拟发现,布风板振动导致布风板表面形成周期的低颗粒浓度区,振动空隙的出现促使床层内大气泡生成。
沿床高形成了受振动空隙影响的近布风板低颗粒浓度区域、床层中部高浓度区域和床层表面的过渡区域。
随着振动幅值和振动频率增加,平均颗粒浓度、颗粒速度、曳力径向分布都趋于均匀。
随布风板振动床层气体压力和气体压降均呈现周期振荡,由快速傅立叶变换(FFT)得到的气体压力波传播速度随振动频率增加而增大。
布风板产生的振动能量主要通过:(1)在布风板加速运动周期中布风板与颗粒之间的非弹性碰撞作用;(2)布风板减速运动周期中由气体压力波传递给床内气体-颗粒两相流体。
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分类号密级UDC学位论文闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟作者姓名：吴指导教师：张副教授东北大学工程图学教学与研究中心申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2008年6月15日论文答辩日期：2008年6月20日学位授予日期：2008年7月25日答辩委员会席：评阅人：东北大学2008年6月A Master's Thesis in Mechanical Design and TheoryNumerical Simulation of Gas-Solid Two-phase Flow Within spin flash dryerby WuSupervisor: Associate Professor ZhangNortheastern UniversityJune 2008独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。
论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。
）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：SZ45型闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟摘要旋转闪蒸干燥装置是国外八十年代推出的将干燥技术和流态化技术综合为一体的一种干燥设备。
该装置技术先进、设备紧凑、操作简单、维修方便，强化了气固传热效果。
节能效果显著，是一种高效、快速的理想干燥设备，在化工、印染等行业得到了广泛的应用。
本课题根据干燥机工作的物理环境(热、流场)，综合考虑气固两相流理论、计算流体动力学理论以及热力学理论，确定其影响的主要因素，建立了数学模型和控制方程。
在建立闪蒸干燥机三维实体模型的基础上，应用ANSYS分析软件中的FLOTRAN模块对干燥机进行数值模拟分析，得到系统内流场的温度、速度、压力和物料分布等。
利用ANSYS软件强大的后处理功能从各个方面对数值计算结果进行分析，为该机型的设计提供一定的理论依据。
论文还通过改变各边界条件，如高温气体初始温度、初始速度，比较各不同参数变量所对应的模拟结果。
分析各参数变量是如何影响干燥结果和整个流场运动情况的，最后通过对比、得出各参数影响的趋势。
本课题对干燥机多物理场藕合数值的模拟，基本能够真实地反映出该干燥机对物料的整个处理过程。
本文的理论、数值模拟计算方法是正确可靠的。
可见采用数值模拟技术对工程问题中的流动与传热过程进行计算分析是一种十分经济有效的方法，节省人力物力。
该研究成果为该产品的进一步开发设计提供了理论依据，同时为气固两相流动的研究提供了手段，还为数值模拟技术在该工程领域的实际应用和推广打下了基础。
关键词：闪蒸干燥机 ANSYS 流场气固两相流湍流Numerical Simulation of Gas-Solid Two-phase Flow Within SZ45Type spin flash dryerAbstractSpin flash dryer is a kind of drying equipment that be detrusived in eighty ages and which combines drying technology and stream state technology. This sophisticated equipment is easy to operate、handle and maintain, which strengthens heat passage effect between gas and solid. It is one kind of high-effec t、energy conservation and ideal drying equipment, which has got broad application in industry such as chemica l、printing、dyeing and so on.According to the physics condition of drying machine (environment heat, flow distribution), the main effect factors are ascertained and the mathematic model and the control equation are built, which considers the two-phase stream theor y、calculation flow mechanics theory and thermodynamics theory synthetically. Basing on the three-dimensional entity model and using the FLOTRAN in ANSYS software, inner flow distribution temperatur e、spee d、pressure and material distribution of the system are got. Numerical value calculation can be carried out from each aspect by using the powerful post-processing function of the ANSYS software, which provides the certain theory for the design of the system. By changing each border condition, such as initial high temperature and initial speed, the simulation result of different variable parameters are compared. By analysing every variable parameter how to affect the result and drying move condition, the optimum parameter is fixed synthetically.The simulation of the whole coupling numerical value of the whole drying system can reflect the process of handling the material basically. The theory studies method and the numerical value simulates reckoning of this paper is correct and reliably. It can be seen that adopting numerical value simulating technology to carry out the calculation of transmission and conducting heat is effective and economical, which can save manpower and material resources sparingly. The result of this study provides theory for further research and at the same time offers means for the gas solid two-phase mobile research, which also lays down basis for the application and spread of the numerical value simulates technology. Keywords: spin flash dryer；ANSYS software；flow field；Gas-Solid two-phase flow；rushing flow目录独创性声明 (i)摘要............................................................................................................................................................................................ i i Abstract (iii)第1章绪论...................................................................................................................................................................- 1 -1.1 课题来源..................................................................................................................- 1 -1.2 闪蒸干燥机简介......................................................................................................- 3 -1.2.1 概述................................................................................................................- 3 -1.2.2 旋转闪蒸干燥机的构造及原理....................................................................- 3 -1.2.3 旋转闪蒸干燥机的应用特点........................................................................- 6 -1.3 论文选题的目的和意义..........................................................................................- 7 -1.4 本文研究的内容及方法..........................................................................................- 8 -1.4.1 本文研究的主要内容....................................................................................- 8 -1.4.2 研究本课题采用的主要方法......................................................................- 8 -第2章闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟的理论基础..........................................................................- 9 -2.1 ANSYS软件及有限元法简介.................................................................................- 9 -2.1.1有限元软件ANSYS简介..............................................................................- 9 -2.1.2 ANSYS/FLOTRAN模块简介[10]................................................................. - 11 -2.1.3 ANSYS求解.................................................................................................- 14 -2.1.4 数值模拟方法简介......................................................................................- 15 -2.2 传热学基础............................................................................................................- 17 -2.2.1 传热学基本方程[1].......................................................................................- 17 -2.2.2 三种基本热传递方式..................................................................................- 18 -2.2.3 热分析材料基本属性..................................................................................- 20 -2.2.4 边界条件与初始条件..................................................................................- 20 -2.2.5 施加载荷[11]..................................................................................................- 21 -2.2.6 稳态与瞬态热分析......................................................................................- 22 -2.3计算流体力学研究现状.........................................................................................- 23 -2.4 流体力学基础........................................................................................................- 25 -2.5 气固两相流理论....................................................................................................- 27 -2.5.1两相流研究现状...........................................................................................- 27 -2.5.2 两相流的数值模拟......................................................................................- 28 -2.5.3两相流的理论模型.......................................................................................- 29 -第3章计算模型建立及数值模拟过程............................................................................................................ - 33 -3.1概述.........................................................................................................................- 33 -3.2 多组份传输分析....................................................................................................- 33 -3.2.1混合类型.......................................................................................................- 33 -3.2.2多组份输运分析的计算过程.......................................................................- 34 -3.3 干燥机内温度场和流场数值模拟的数学模型....................................................- 36 -3.3.1 流场温度场的控制微分方程......................................................................- 36 -3.3.2 湍流模型......................................................................................................- 39 -3.3.3 微分方程的离散..........................................................................................- 42 -3.4 建立模型及网格划分............................................................................................- 43 -3.4.1 实体模型的建立..........................................................................................- 43 -3.4.2 有限元网格的划分......................................................................................- 44 -3.5 边界条件和初始条件的确定................................................................................- 46 -3.6 FLOTRAN求解设置 .............................................................................................- 47 -第4章计算结果的分析.......................................................................................................................................... - 51 -4.1 温度分析................................................................................................................- 51 -4.2 流场速度分析........................................................................................................- 54 -4.3 压力分析................................................................................................................- 57 -4.4 物料........................................................................................................................- 60 -4.5 小结........................................................................................................................- 62 -第5章影响干燥机性能的因素及其数值模拟研究................................................................................... - 63 -5.1、高温气体初始速度的影响..................................................................................- 63 -5.2、高温气体初始温度的影响..................................................................................- 68 -第6章结论与展望.................................................................................................................................................... - 73 -6.1 本文主要研究结果................................................................................................- 73 -6.2 不足之处和研究展望............................................................................................- 73 -参考文献.......................................................................................................................................................................... - 75 -致谢.................................................................................................................................................................................... - 78 -第1章绪论1.1 课题来源在当今时代, 干燥产业与我们工业生产和日常生活息息相关，在对国民经济发展有着重要影响的产业领域, 例如化工、染料、矿业、医药、食品、建材、饲料等, 干燥技术都是不可或缺的。