Расчетно-экспериментальное исследование гидродинамики слоя рядового угля

Abstract

The industrial technology of syngas and activated carbon production is being developed. A hydrodynamics model of fixed bed reactor for partial steam conversion has been developed in the OpenFOAM CFD package. The model is based on Forchheimer's law. The inlet of Dirichlet’s task was given by the mass flow rate, the outlet maintained a constant atmospheric pressure. For the experimental determination of the coal bed hydrodynamic resistance, a cold laboratory bench was assembled. The dependences of resistance to flow passage through the bed on flow rate and the bed height are obtained. At flow velocities above 1.5 m/s, the resistance increases linearly with increasing bed height. Based on the obtained data, the model was corrected by changing the empirical coefficients in the Ergun’s formula. The developed model allowed to describe with sufficient accuracy aerodynamic processes in the ordinary coal bed. In the future, it is planned to develop models for heat exchange and chemical reactions.

В рамках разработки промышленной технологии производства синтез-газа и активированного угля в CFD-пакете OpenFOAM создана модель гидродинамики слоевого реактора частичной паровой конверсии. Модель основана на законе Форхгеймера, задача Дирихле на входе задавалась массовым расходом, на выходе поддерживалось постоянное атмосферное давление. Для экспериментального определения гидродинамического сопротивления слоя угля собран холодный лабораторный стенд. Получены зависимости сопротивления при прохождении потока сквозь слой от расхода и высоты слоя. При скоростях среды выше 1,5 м/с сопротивление линейно возрастает с увеличением высоты слоя. По полученным данным выполнена корректировка модели путем изменения эмпирических коэффициентов в формуле Эргуна. Разработанная модель позволила с достаточной точностью описать аэродинамические процессы в слое рядового угля. В дальнейшем планируется разработать модели теплообмена и химических реакций.