工业竖窑内低速高温物料流动换热模型研究

从气固两相流动传热控制方程出发,应用数量级分析方法,推导适用于工业竖窑内低速流动的高温物料冷却过程的一维气固换热数值模型。基于FLUENT 2021R2仿真平台与MATLAB R2021平台,分别采用完整的气固流动传热模型与上述简化的一维换热模型对某一工业石灰竖窑高温石灰冷却过程进行计算,对比不同冷却气流速度与换热高度下FLUENT仿真结果与一维气固换热模型计算结果。研究结果表明:气、固两相能量控制方程中扩散项的影响可以忽略;气流速度对气固相温度的影响远大于换热高度对气固相温度的影响;当气流速度较大时,这2种模型计算结果偏差主要出现在高温段,而当气流速度较小时,则主要出现在低温段;当冷却气流速度适中时,这2种模型计算得到的气相温度偏差均小于固相温度偏差,大部分区域气固相温度偏差小于20%。