双分散分离

在 NETL 进行的这个简单测试中，尼龙 (\(d_p = 3.19\) mm, \(\rho_p = 1130\) kg/m³ ) 和陶瓷 (\(d_p = 4.25\) mm, \(\rho_p = 2580\) kg/m³ ) 颗粒的均匀随机混合物。当流化时，较小、较轻的尼龙颗粒 (\(U_{mf} \approx 1.1\) m/s) 从混合物中分离到顶部，而较大、较重的陶瓷颗粒 (\(U_{mf} \approx 1.8\) m/s) 留在底部。批量分离测试在一个边长为 60.325 mm 的方形横截面的小床中进行。类似于之前对双分散混合物流化分离的观察 [GLMK03] ，发现最佳分离发生在两种最小流化速度中较大的速度之上。低于较大的 \(U_{mf}\) 时，流化不足抑制了颗粒的运动，而高于 \(U_{mf}\) 太多时，剧烈的气泡形成会促进床中的混合。

最佳批量分离实验使用 MFIX-Exa 19.08 进行模拟，离散化为 \(8 \times 24 \times 8\) 网格。在垂直域范围设置无滑移壁面，底部和顶部分别设置质量流入和压力流出。应用 Gidaspow 阻力定律。跟踪所有陶瓷颗粒的去流化曲线以找到 \(U_{mf} \approx 1.9\) m/s，接近实验值。流入速度设为 2.0 m/s。下图显示了模拟的分离（插图）发生得比实验观察到的要快得多。在这种情况下，随着尼龙颗粒开始离开混合物，陶瓷颗粒去流化。在最终状态中，陶瓷颗粒基本上是静止的，顶部漂浮着流化的尼龙颗粒层，而实验中整个床显示出流化的迹象。对这种情况下过度分离的调查仍在进行中。

图 25 实验和 MFIX-Exa 模拟对比，用于快速分离双分散颗粒混合物。