文档介绍：瓷中国陶瓷第2008 44 年卷第第 88 期期
20072008年年第 8 1月期
探索与交流文章编号:1001-9642(2008)08-0040-04
单喷嘴混流压力式喷雾干燥三维数值模拟
张柏清,杨玲琳,龙小军,李全勇
(景德镇陶瓷学院, 景德镇 333000)
【摘要】:以两相流及传热传质理论为基础,采用式中:S为平均应力变化率张量的模
FLUENT 软件对 PD100 型单喷嘴混流压力式喷雾干燥器进行
(2)
了三维数值模拟,从而实现了对塔内雾化液滴粒径及粒径
分布、塔内温度场、速度场的仿真,为单喷嘴混流压力式
(3)
喷雾干燥塔的优化设计提供理论依据。
【关键词】:喷雾干燥,数值模拟,两相流,FLUENT
(2)在可实现性 k-ε模型方程中,C1、Cμ不再为
常数,它们分别定义为:
引言
喷雾干燥设备是 19 世纪末 LaMont 和 Percy 等人发(4)
明的,用喷雾干燥设备进行物料干燥是现代干燥新技术
之一[1]。喷雾干燥就是通过机械作用,将固液混合的浆状
(5)
物料分散成很细的雾状液滴,液滴与热空气接触后,进
行充分的传热传质,在一瞬间将大部分水分除去,而使
其中:
物料中的固体物质干燥成粉末的过程[2]。
目前,喷雾干燥制粉设备在陶瓷行业中被广泛的应(6)
用,人们对喷雾干燥工艺及干燥器的研究也在不断的深
(7)
入。本课题从两相流场流动情况及传热传质理论对压力
式喷雾干燥器进行了三维数值模拟,从而实现对塔内雾(8)
化液滴粒径大小及分布、塔内温度场以及速度场的仿真
(9)
模拟。
1 喷雾干燥数学模型
为角速度为ωk 的旋转参考坐标系下的平均旋转
在综合两相流、传热传质理论并结合实际生产过程率张量。在模型中
的基础上,用计算流体力学软件 FLUENT 建立了具有实
用意义的喷雾干燥三维数学模型,包括气体流动、两相
流动和喷嘴雾化模型。其中气体流动使用可实现性 k-ε其余的可实现性 k-ε模型方程中的常数见表 1 :
[3] CAMEO楷模CAE案例库
双方程模型,两相流动使用离散相模型,喷嘴雾化使用表 1 Realizable k-ε双方程模型中各常数的值
压力—旋转喷嘴模型。
湍流模型
采用 FLUENT 中可实现性 k-ε双方程模型,对于离散相模型
射流模型采用可实现性 k-ε双方程模型比标准 k-ε双在进行数值模拟时,FLUENT 常将其中一相体积分
方程模型更精确[4-5],k-ε双方程模型主要有两个主要数非常稀薄的两相流动采用离散相模型进行模拟。
的不同点: 液滴轨道数学模型
(1)耗散率ε采用了新的传输方程,这个方程来源在 FLUENT 中常用的液滴(颗粒)轨道数学模型
于一个为层流速度波动而作的精确方程。新的耗散率ε有随机轨道模型和颗粒群(颗粒云)模型,本课题所使
方程为: 用的是随机轨道模型。
喷雾干燥传热传质模型
对于物质的传热传质,Fluent 提供了多种传热传质
的关联定律,而对于喷雾干燥来说,所涉及到的传热传
(1) 质定律主要有液滴加热与冷却、液滴蒸