魏　庆，姚秀颖，张永民

（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249）



竖直管气固鼓泡流化床传热机理的CPFD模拟

魏庆，姚秀颖，张永民

（中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249）

针对细颗粒气固鼓泡流化床中床料与竖直传热管壁面间的传热行为，在前期实验的基础上，采用计算颗粒流体力学（CPFD）方法从颗粒在传热壁面更新的角度，深入分析了传热特性与壁面气固流动行为之间的关联性。结果表明，模拟得到的传热管壁面颗粒更新通量和基于颗粒团更新模型的颗粒团平均停留时间均能很好解释实验测得的传热系数变化规律，这证实颗粒团更新是影响传热过程的控制性因素。模拟还发现随加热管从床层中心向边壁的移动，加热管周向方向上颗粒更新通量和传热系数的不均匀性都呈增大趋势。随着表观气速的增大，气泡行为导致床层颗粒内循环流率增大，这是导致颗粒团在加热管壁面上的更新频率增大以及床层与壁面间传热系数增大的根源。

计算颗粒流体力学；流化床；传热；颗粒更新；颗粒团；床层-壁面；气泡

引　言

近年来，随着炼油厂催化裂化（fluid catalytic cracking，FCC）工艺加工原料的重质化和劣质化，装置生焦量不断增大，导致催化剂在再生烧焦过程中放出的热量大于反应系统所需要的热量，为了维持系统的热平衡，过剩的热量需利用取热器移除［1］。目前，FCC工业装置上最常用的取热器形式是密相床外取热器。

密相床外取热器本质上是带有垂直管束内构件的气固鼓泡流化床，其内部管束传热表面与床层物料间的传热过程由流化床中的气固两相流动决定［2］。……