138 北京科技大学学报 2004年第2期 应效率系数（颗粒团的转化率/单颗粒的转化率） model for gas particle flow and its numerical implementa- 的影响.由图3和图4可看出，颗粒团所含颗粒数 tion [A].International Conference on the Physical Model- 越多，即颗粒团越大，颗粒团与$O2反应转化率 ling of Muti-phase Flow [C].Coventry,1983.501 2 Owsterle B,Petitjean A.Simulation of particle-to-particle 越低，平均反应效率系数越小.颗粒团含3000个 interactions in gas-solid flows [J].Int J Multiphase Flow, 颗粒（含600个CaO)时，颗粒团的转化率是单颗 1993,191):199 粒反应的转化率的27.1%；到1183s时，其转化率 3 Tanaka T,Tsuji Y.Numerical simulation of gas-solid two- 仅为5.01%.颗粒团含10个颗粒（含两个CaO)时， phase flow in a vertical pipe:On the effect of inter-particle 颗粒团的转化率是单颗粒反应的转化率的 collision [J].Gas-Solid Flows,ASME,1991,121:123 87.9%:到1183s时，其转化率为16.3%.这一结果 4刘向军，徐旭常，潘小兵.循环流化床内颗粒团运 合理，与TGA实验结果相符. 动的数值模拟[A]中国工程热物理学会第十届燃烧 学学术会议[C].青岛，2001 3结论 5刘向军，徐旭常.稠密气固两相流中颗粒密集效应 的定量研究[A].中国工程热物理学会第1I届燃烧 本文提出了采用欧拉坐标和拉格朗日坐标 学学术会议[C].南京，2002 相结合研究稠密气固两相反应流的方法，具体地 6 Podvysotsky A M,Shraiber AA.Coalescence and break- 建立了稠密两相反应流中两相运动、传热、化学 up of drops in two-phase flows [J].J Multiphase Flow, 1984,10(2):195 反应的模型与算法，并采用本文提出的模型与算 7 Lim K S,Zhu J X,Grace J R.Hydrodynamics of gas-solid 法研究了循环流化床排烟脱硫装置内的两相反 fluidization [J].Int J Multiphase Flow.1995,21(1):141 应过程，得到了详细的计算结果.计算结果与实 8 Annamalai K,Ryan W.Interactive processes in gasifica- 验结果相符.结果表明，采用本文的模型和算法 tion and combustion part III:Coal/char particle arrays, 模拟工程意义上的稠密气固两相流动反应流是 streams and clouds,prog [J].Energy Combust Sci,1994, 可行的. 20:487 9由长福，祁海鹰.中温烟气生石灰脱疏模型.燃 参考文献 烧科学与技术，2002,8(3)：193 1 Lourenco L,Tiethmuller ML,Essers J A.The kinetic Modeling of Dense Particle-Gas Two-phase Reacting Flow in Lagrangian Ap- proach LIU Xiangjun",XU Xuchang" 1)Thermal Engineering Department,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)The State Key Laboratory of Clean Combustion of Coal,Tsinghua University,Beijing 100084,China ABSTRACT A simulation method of dense particle-gas two-phase reacting flow in the mixed Eulerian-Lagran- gian approach is proposed,and the comprehensive model covers the two-phase turbulent flow,heat transfer and chemical reactions.The model is used to numerically study two-phase reacting process in a circulating fluidized bed. Detailed results on cluster structure,cluster size,particle volume fraction,gas velocity and particle velocity are ob- tained.These simulation results are reasonable,and are in agreement with experimental ones.It is concluded that the model and algorithm are feasible and can be used to study the dense particle-gas two-phase flow efficiently. KEY WORDS dense particle-gas two-phase reacting flow;cluster;numerical simulation. 13 8 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4 年 第 2期 应 效率 系数 (颗 粒 团 的转化 率 /单 颗 粒 的转 化 率 ) 的影响 . 由图 3和 图 4可 看 出 , 颗粒 团所 含颗 粒数 越 多 , 即颗 粒 团越 大 , 颗 粒 团与 S q 反应 转 化 率 越低 , 平均 反应 效 率系 数越 小 . 颗 粒 团含 3 0 0 个 颗 粒 (含 60 个 C ao ) 时 , 颗 粒 团 的转 化率 是 单颗 粒 反应 的转 化率 的 27 . 1% ; 到 1 18 3 5 时 , 其 转 化率 仅 为 5 . 01 % . 颗 粒 团含 10 个 颗粒 (含 两个 C ao ) 时 , 颗 粒 团 的 转 化 率 是 单 颗 粒 反 应 的 转 化 率 的 8.7 9% ; 到 1 183 5 时 , 其转 化 率 为 1.6 3% . 这 一 结 果 合 理 , 与 T G A 实验 结 果相 符 `9] . 3 结论 本 文提 出 了采 用 欧拉 坐 标 和 拉格 朗 日坐标 相 结合研 究稠 密气 固两相 反应 流 的方法 , 具 体地 建 立 了稠 密两 相 反应 流 中两相 运 动 、 传 热 、 化 学 反应 的模 型 与算法 , 并采用 本 文提 出 的模型 与算 法 研 究 了循环 流化 床 排 烟 脱硫 装 置 内的 两 相 反 应 过程 , 得 到 了详细 的 计算 结果 . 计 算结 果 与 实 验 结 果相 符 . 结 果表 明 , 采 用 本文 的模 型 和 算法 模拟 工程 意 义 上 的稠 密 气 固 两相 流 动 反 应 流 是 可 行 的 . 参 考 文 献 1 L o ur e cn o L , iT e ht m u ll e r M L , E s s e r s J A . hT e ki n 以i e m o d e l fo r g as Part i e l e fl ow an d i t s n 切m e ir e a l 而P l em e n at - t i o n [A ] . I net m at i o nal C o n fe r e n c e o n ht e P勿s i c ia M o de l - l ing o f M u ti一 ha s e F l ow [C ] . C o v e n ytr ` 19 83 . 50 1 o w s et ir e B , P e t i芍e an A . S如u l iat o n o f P art l e l e 一 ot . P’art 1 c l e i nt e acr t i o n s in g as 一 s o lid fl ow s [刀 . ntI J M u l t i Phas e F l o w, 19 9 3 , 1 9 ( l ) : 19 9 , 几n a k a T, sT uj i Y N um e ir e a l s如 u l iat on o f g a s 一 s o li d 幻四 o - Ph a s e fl ow in a v e rt l c a l P IP e: o n het e fe ct o f int e r . P a rt l e l 。 e o lli s i o n [J ] . G留 一 S o lid Fl ow s , A SM E , 199 1 , 12 1 : 12 3 刘 向军 , 徐 旭 常 , 潘 小兵 . 循环 流 化床 内颗粒 团运 动 的数 值模拟 A[ 」 . 中国工程热 物理 学会第十 届燃烧 学学 术会 议 [c] . 青 岛 , 2 0 01 刘 向军 , 徐 旭常 . 稠密 气 固两相 流 中颗粒 密集效应 的定 量研 究 [A] . 中 国工 程热 物理 学会 第 1 届燃烧 学学 术会 议 Ic] . 南 京 , 2 0 02 P o d Vy s o t s ky A M , S hr a l b e r A A . C iao e s c e n c e an d ber ak - uP o f dr o P s in wt o一h as e fl o w s [月 . J M u l t1Phas e F 1 0 w, 1 9 8 4 , 1 0 ( 2 ) : 19 5 L im K S , Z hu J X , Gr 即 e J R . yH dr o dy n 别肚i c s o f g as 一 s o l id if u id l z a ti o n 切 . ntI J M u it i Ph a se F l .ow 19 95 , 2 1(1) : 14 1 A n n 田刀 a l ia K, yR an .W nI te acr tiv e P r o c e s s e s in g as iif c a - tion an d e o m b u st i on Part l : C o a珑 h ar Paxt ic l e axr ay s , s etr am s an d e l o u d s , p r o g [ J ] . E n e终卿 C o m bu s t S c i , 19 94 , 2 0 : 4 8 7 由长 福 , 祁 海鹰 . 中温烟 气 生石 灰脱硫 模 型 [J] . 燃 烧科 学与技 术 , 2 00 2 , s ( 3 ) : 19 3 M o d e li n g o f D e n s e P art i e l e 一 G a s 1W o 一 Ph a s e R e a e t i n g F l o w i n L a gr a n g ian AP - P r o a e h 口 g iX a n g un 刃, 曰 YU Xu hc “ 衅 1 ) T h e n n a l E ng in e e r in g D e P a rt m e n 仁 nU i v esr iyt o f s e ien c e an d eT e ho o l o罗 B e ij in g , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , Cb i n a 2 ) T h e S t at e K ey L ab or at o 叮 o f Cl e an C o nt b u s t i o n o f C o al , sT in gh u a U n iv ers ity, B e ij i n g l 0 0 0 84 , C h in a A B S T R A C T A s im ul at ion m het o d o f de n s e P 别rt i c l e 一 g as wt o 一 Pha s e er ac it ng fl ow in ht e m ix e d E u 1ier an 一 L 叫歹an · ig an 即Por a e h 1 5 P r o P o s e d , an d het e o m rP e h e n s iv e m o d e l e vo e sr het 仁刀 o一as e ut br u l e in if o w, h e at tr an s fer an d e h e m i e a l er a e ti o n s . Th e m o d e l i s su e d t o n切 m e ir e a l fy s ut dy b刀 0 一 Ph as e r e ac t ign P r o e e s s in a e icr lu at i n g fl lu di z e d b e d . D e iat l e d er s lu t s o n e l u s t er s utr eh叮 e , e lus et r s i z e , Part i e l e v o l um e far e it o n , g as v e l o e i yt an d Pa rt i e l e v e l o e iyt aer ob - at i n e d . hT e s e s imu lat i o n r e s ul t s aer r e a s o n a b l e , an d aer in a gr e e m e nt iw ht e xP e n 幻n e n at l on e s . tI 1 5 e o cn l u d e d ht at ht e m o d e l an d a l g o r ith m ar e fe a s ib l e an d e an b e u s e d t o s ut d y ht e d en s e P a rt i c l e 一 g as 如浑 o 一 hP a s e fl o w e if c i e n t ly . K E Y W O R D S d e n s e P art i e l e 一 g as wt o 一 Ph as e er act i n g fl o w ; e lus t e r : n 切 rn e ir e a l s lm u l at ion