基于CFD-DEM的高聚物颗粒流化干燥特性研究

王晓静 于 雪

（天津大学化工学院）

流化床干燥器因其高效的传质传热效率、均匀的床层温度分布及灵活的操作条件等优势，广泛地应用于物料的干燥环节。 了解物料在流化干燥过程中的干燥特性对于提高干燥效率、改善干燥系统设计和优化干燥工艺有重要意义。

颗粒的流化干燥机理十分复杂，实验手段往往难以获得气固两相在干燥过程中的详细信息。而随着计算机技术和数值模拟的发展，人们建立了各种数值模型用于模拟气固两相系统， 其中CFD-DEM（计算流体力学-离散单元法）模型所需经验参数较少，可以从颗粒尺度上揭示气固两相的运动和传递特性，成为气固两相系统的研究热点之一［1～5］。

目前有关气固两相传递特性的数值计算，大多集中在热量传递的研究，这对于不存在相变反应的过程是适用的， 而对于物料的干燥过程，必须同时考虑热量和质量的传递。 为此，笔者在上述研究的基础上，引入传质模型，结合CFD-DEM探讨某高聚物颗粒在振动流化床中的失水规律，以期为流化床干燥器的工业应用提供理论依据。

1 数值模型

1.1 流体相模型

流体相模型主要包括连续性方程、 动量方程、能量方程和组分输运方程，分别为：

需要说明的是，以上能量方程中的壁面和流体的对流换热通量Qf，w在本研究中不予考虑。

1.2 颗粒相模型

颗粒相模型包括颗粒运动方程和单颗粒能量方程（本颗粒的初始含水率较低，故不考虑干燥过程中颗粒质量……