ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ НА ДИСКРЕТНЫЕ ГРУППЫ В ЧИСЛЕННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ
Abstract
Несмотря на широкое промышленное применение реакторов с псевдоожиженным слоем, исследование гидродинамики гетерогенных фаз остается сложной задачей из-за большого количества параметров, влияющих на динамику процесса. Распределение частиц по размерам оказывает влияние на неоднородность распределения твердой фазы по высоте реактора и унос части гранул из активной зоны реактора. Цель исследования – изучить влияние двух способов разделения полидисперсных частиц на дискретные группы на результат численного моделирования псевдоожиженного слоя: разделение на равные диапазоны диаметров для каждой группы с расчетом полученного объемного содержания; разделение на равные объемы твердой фазы с расчетом диаметров частиц, ограничивающих каждую группу. В исследовании использованы результаты экспериментов из ранее опубликованной работы для цилиндрического лабораторного реактора диаметром 2,2 см и высотой 50 см. При численном моделировании использована двухжидкостная непрерывная многоскоростная Эйлерова-Эйлерова многофазная модель. При построении модели в качестве дополнения используются результаты кинетической теории гранулярного потока для учета столкновений твердых частиц. В результате моделирования построены поля объемного содержания фракций твердой фазы, а также профили общего осредненного объемного содержания твердой фазы. Для количественной оценки результатов использованы четыре критерия на основе объемного содержания твердой фазы и общего объема частиц в реакторе. Анализ полученных результатов показал, что оба способа разбиения гранулометрического состава оказывают влияние на расчетную высоту псевдоожиженного слоя. Относительное отклонение результатов численного моделирования от экспериментальных данных составило от 0,639 до 37,129 %. Выбор достаточного количества фракций в настоящем исследовании зависит от критерия определения границы псевдоожиженного слоя. Наилучшее согласие с экспериментальными данными показали результаты моделирования при разделении состава частиц на 2, 3 и 4 фракции. Полученные результаты численного моделирования применимы для расчета реакторов с барботажным режимом псевдоожижения с формированием ограниченного по высоте слоя частиц. Результаты применимы для одномодального распределения частиц по размерам с содержанием мелких частиц.