Русская версия English version

Ячеечная модель гидродинамики реактора c циркуляционным кипящим слоем

А.В. Митрофанов, В.Е. Мизонов, A. Camelo, K. Tannous

Вестник ИГЭУ, 2016 г. выпуск 4, сс. 19—24

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Реакторы с циркуляционным кипящим слоем широко используются в энергетической, химической и других отраслях промышленности. Их применяют для сжигания угля, древесины и сланцев в топках энергетических котлов и утилизации твердых промышленных отходов, газификации углей и биомассы, проведения разнообразных химических и тепломассообменных процессов. Благодаря циркуляции увеличивается время пребывания частиц в аппарате и интенсифицируются процессы взаимодействия частиц с газом. Однако для их надежного проектирования с полной реализацией имеющихся преимуществ необходима разработка адекватных математических моделей протекающих в них процессов. Несмотря на то, что моделированию отдельных процессов посвящено большое количество работ, работа реактора в целом с учетом имеющихся в нем обратных связей изучена недостаточно. В связи с этим необходима разработка простых, но информативных моделей, учитывающих взаимодействие потоков частиц в различных зонах аппарата.

Материалы и методы: Используется метод математического моделирования, основанный на ячеечных моделях процессов гидродинамики и теории цепей Маркова. Особенностью подхода является введение зависимости переходных вероятностей от текущего распределения содержания части в собственно реакторе и опускном канале.

Результаты: Построена нелинейная ячеечная модель процесса, позволяющая рассчитывать загрузку реактора и опускного канала дисперсным материалом и распределение времени пребывания частиц в аппарате.

Выводы: Учет нелинейных явлений в процессе циркуляционного псевдоожижения позволяет адекватно выявлять взаимное влияние параметров псевдоожижения и циркуляции на распределение времени пребывания частиц в аппарате и загрузку его элементов материалом.

 

 

Список литературы на русском языке: 

1. Grace J.R., Bi H. Introduction to circulating fluidized beds: In Circulating Fluidized Beds / 1997 Chapman & Hall. – London, 1997. – 598 p.

2. Dehling H.G., Hoffmann A.C., Stuut H.W. Stochastic models for transport in a fluidized bed // SIAM J. Appl. Math. – 1999. – 60. – Р. 337–358. doi: 10.1137/S0036139996306316.

3. A stochastic model for mixing and segregation in slugging fluidized beds / H.G. Dehling, C. Dechsiri, Т. Gottschalk, С. Wright, A.C. Hoffmann // Powder Technology. – 2007. – 171. – Р. 118–125. doi: 10.1016/j.powtec.2006.10.008.

4. Modeling of particle transport and combustion phenomena in alarge-scale circulating fluidized bed boiler using a hybrid Euler–Lagrange approach / W.P. Adamczyka, G. Wecel, М. Klajny, Р. Kozołub, F. Klimanek, R.A. Białecki // Particuology. – 2014. – 16. – Р. 29–40. doi: 10.1016/j.partic.2013.10.007.

5. Qi X., Zhu J., Huang W. A new correlation for predicting solids concentration in the fully developed zone of circulating fluidized bed risers // Powder Technology. – 2008. – 188. – Р. 64–72. doi: 10.1016/j.powtec.2008.03.012.

6. Balasubramaniani N., Srinivasakannan C. Drying of granular materials in circulating fluidized beds // Advanced Powder Technol. – 2007. – 18(2). – Р. 135–142.  doi: 10.1163/156855207780208600.

7. Experimental analysis of the gas-particle flow in a circulating fluidized bed using a phase Doppler particle analyzer / T. Van den Moortel, Е. Azario, R. Santini, L. Tadrist // Chemical Engineering Science. – 1998. – 53(10). – Р. 1883–1899. doi: 10.1016/S0009-2509(98)00030-X.

8. On Possible Instability of Throughputs in Complex Milling Circuits / V. Mizonov, V. Zhukov, A. Korovkin, H. Berthiaux // Chemical Engineering and Processing. – 2005. – 44. – Р. 267–272. doi: 10.1016/j.cep.2004.02.021.

9. Berthiaux H., Mizonov V. Applications of Markov Chains in Particulate Process Engineering: A Review // The Canadian Journal of Chemical Engineering. – 2004. – 85. – Р. 1143–1168.

10. Berthiaux H., Mizonov V., Zhukov V. Application of the theory of Markov chains to model different processes in particle technology // Powder Technology. – 2005. – 157. Р. 128–137. doi: 10.1016/j.powtec.2005.05.019

11. Modeling of Particle Concentration Distribution in a Fluidized Bed by Means of the Theory of Markov Chains / V. Mizonov, А. Mitrofanov, А. Ogurtzov, К. Tannous // Particulate Science and Technology: An International Journal. – 2014. – Vol. 32 (2). – Р. 171–178. doi: 10.1080/02726351.2013.839016.

Ключевые слова на русском языке: 
Ключевые слова на английском языке: 
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2016.4.019-024
Количество скачиваний: 
21