ارزیابی روش عددی اویلری دو سیالی برای شبیه سازی انتقال حرارت در بستر سیال ها

مدل سازی درست پدیده شناوری و انتقال حرارت در بستر سیال های گاز-جامد، صرفا به نوع مدل عددی انتخابی و الگوریتم های درگیر وابسته نیست. در واقع انتخاب مدل مناسب برای هر شرایط عملکردی خاص، اجرای صحیح هر مدل، انتخاب درست پارامتر ها و شروط مرزی مناسب عوامل تعیین کننده صحت نتایج حاصل در بررسی عملکرد بستر سیال ها است. در تحقیق حاضر، به منظور شبیه سازی دقیق فرآیند انتقال حرارت در بستر سیال ها، پارامتر های مهم و تاثیرگذار بر روند حل عددی به روش اویلری دو سیالی با به کارگیری تئوری انرژی جنبشی جریان دانه ای بررسی شد. به این منظور، اثرات ضریب بازگردانی ذره-ذره و ذره-دیواره، ضریب انعکاس و شیوه تعیین دمای دانه ای و ضریب هدایت گرمایی موثر بر روند حل عددی ارزیابی شد. این بررسی ها نخست در فرآیند گرم کردن ذرات با هوای داغ ورودی در یک بستر سیال آدیاباتیک و سپس در بستر سیالی با دیواره های دما ثابت و برای دو رژیم جریان پرکاربرد حبابی و آشفته انجام گرفت. نتایج نشان داد که ضریب انعکاس و هدایت گرمایی موثر پارامتر هایی تاثیرگذار در فرآیند انتقال حرارت از دیواره به بستر هستند. به گونه­ای که در این شرایط مقدار صفر ضریب انعکاس سبب می شود که دمای هوا در رژیم حبابی حدود ۷ درجه و در رژیم آشفته حدود ۵ درجه بالاتر رود و مقدار واحد آن نتایج یکسانی با شرط عدم لغزش به دست می دهد. علاوه بر این در نظر گرفتن ضرایب هدایت گرمایی ماده جامد و گاز سبب می شود که دمای هوای خروجی حدود ۲۶ درجه بیشتر از دمای به دست آمده با در نظر گرفتن ضرایب هدایت گرمایی موثر با رویکرد استاندارد باشد. فرم مشتق جزئی و جبری معادله بقای انرژی نوسانی فاز جامد در بستر سیال های متراکم جواب های یکسان به دست می دهند، هرچند در نظر گرفتن یک دمای دانه ای ثابت می تواند سبب بروز خطاهای محاسباتی شود

Keywords:

Eulerian Method , Two-Fluid Model , Kinetic Theory of Granular Flow , Gas-Solid Fluidized Bed , Heat Transfer , روش اویلری , مدل دو سیالی , تئوری انرژی جنبشی جریان دانه ای , بستر سیال گاز-جامد , انتقال حرارت