تحلیل عددی و مطالعه عوامل موثر بر رفتار هیدرودینامیک بسترسیال حبابی گاز-جامد با رفتار دانه‌ای ذرات

در سال‌های اخیر رآکتورهای بسترسیال به دلیل خصوصیاتی چون توزیع دمای یکنواخت، اختلاط مناسب فازها و نرخ انتقال حرارت بالا بسیار موردتوجه قرارگرفته‌اند. نرخ انتقال حرارت بالا در بسترسیال به عوامل هیدرودینامیکی بستر وابسته است. ازاین‌رو در این پژوهش، اثرات تغییر اندازه قطر ذرات، تغییر سرعت هوای ورودی و تغییر مدل پسا بر روی عملکرد ذرات گروه گلدارت b در بسترسیال حبابی به‌وسیله مطالعه توزیع متوسط زمانی سرعت محوری ذرات و توزیع متوسط زمانی کسر حجمی ذرات در بسترسیال بررسی‌شده است. در این تحقیق، از رویکرد جریان دوفازی اویلرین و تئوری انرژی جنبشی دانه‌ای استفاده‌شده است. ذرات با قطرهای (600 ،570 ،530 ،500 ) در نظر گرفته‌شده است. درنتیجه این مطالعه، با افزایش اندازه قطر ذرات جامد از 500 تا 600 متوسط سرعت ذرات جامد در حوالی هسته بستر حدود 45 درصد کاهش می‌یابد. با افزایش اندازه قطر ذرات از  500 تا  600، 14 درصد تجمع ذرات جامد در کف بستر افزایش می‌یابد. با افزایش اندازه قطر ذرات، دمای دانه‌ای نیز به‌طور تقریبی افزایش می‌یابد. همچنین سه مدل مختلف پسا موردمطالعه قرارگرفته است. مدل پسا شملال-اُبراین کمترین سرعت رو به پایین (سرعت منفی) در نزدیکی دیوارها و کمترین سرعت رو به بالا (سرعت مثبت) را در حوالی هسته بستر نسبت به سایر مدل‌های پسا پیش‌بینی می‌کند. همچنین مدل پسا شملال-اُبراین بیشترین متوسط کسر حجمی ذرات جامد را نسبت به سایر مدل‌های پسا پیش‌بینی می‌کند. در ادامه، اثر تغییر سرعت هوای ورودی بررسی گردید. درنتیجه این مطالعه، با افزایش سرعت از 0/550 به  0/587، متوسط سرعت ذرات در حوالی هسته بستر حدود 40 درصد افزایش می‌یابد.

numerical analysis and study of factors affecting the hydrodynamic behavior of a gas-solid bubbling fluidized bed with particle granular behavior

in recent years, fluidized bed reactors have attracted much attention due to a number of features such as uniform temperature distribution, proper mixing phases, and high heat transfer rates. the high heat transfer rate in the fluidized bed depends on the hydrodynamic factors of the bubbling bed. therefore, in this study, the effects of particle diameter variations, the inlet air velocity change, and the drag model alteration on the performance of geldart group b particles in a bubbling fluidized bed are examined by studying the mean axial velocity distribution of particles and the mean volume fraction distribution of particles in the bubbling fluidized bed. thus, the eulerian multiphase flow approach and the kinetic theory of granular flow are employed in this study. in this regard, particles with the diameters of 500 μm, 530 μm, 570 μm, and 600 μm are considered. as can be seen in the results, increasing the diameter of solid particles from 500 μm to 600 μm decreases the average velocity of the solid particles around the bed core by approximately 45% and increases the accumulation of solid particles in the bed bottom by 14%. moreover, as the particle diameters increase, an approximate increase in the granular temperature is witnessed. in addition, three different drag models have been studied in this paper. compared to other drag models, the syamlal-o’brien model predicts the lowest downward velocity (negative velocity) near the walls, the lowest upward velocity (positive velocity) near the bed core, and the highest average volume fraction of solid particles. furthermore, this study has investigated the effect of change in the inlet air velocity. as can be seen in the result of this study, increasing the velocity from 0.550 m/s to 0.587 m/s increases the average velocity of particles around the bed core by approximately 40%.