CFD simulation of dischargers' dilution-zone in high consistency bleaching tower

Authors

  • J. S. Zeng,

    1. State Key Lab of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou 510640, China
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    • Associate Professor.

  • K. F. Chen,

    1. State Key Lab of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou 510640, China
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    • Academician of China Engineering Academy.

  • X. S. Chai,

    1. State Key Lab of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou 510640, China
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    • Distinguished Professor.

  • J. Li

    Corresponding author
    1. State Key Lab of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou 510640, China
    • State Key Lab of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangdong, Guangzhou 510640, China.
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    • Associate Professor.


Abstract

In this work, the pulp flow behaviour for the dilution-zone of two rotary dischargers, that is, S-type and straight-type discharger, were simulated by computational fluid dynamics (CFD). The time-accurate transient simulations of two rotary dischargers were based on the standard kε turbulence model in conjunction with the granular Eulerian multiphase model and Sliding-grid (SG) algorithm technique in FLUENT, so that the key parameters for evaluating the discharger performance, that is, the volume fraction of pulp, vectors of instantaneous water velocity, and turbulent kinetic energy of water in the given systems were calculated. The results from the simulations proved that the S-type discharger was better than the straight one in pulp mixing and discharging. For the given S-type discharger system, a higher revolution speed would lead to a smaller volume fraction thus makes pulp discharging much easier. The comparison results of the experiment data measured by particle image velocimetry (PIV) and CFD simulations verified that Eulerian and standard kε turbulence models could provide a better description for the flow patterns in the dilution-zone.

Dans ce travail, le comportement de l'écoulement de pâtes pour la zone de dilution de deux déchargeurs rotatifs, c'est-à-dire un déchargeur de type S et un déchargeur droit, a été simulé par dynamique des fluides numérique (CFD). Les simulations transitoires à moments précis de deux déchargeurs rotatifs étaient basées sur le modèle standard de turbulence kε, en conjonction avec le modèle multiphase eulérien granulaire et la technique d'algorithme à grille coulissante dans FLUENT, de telle façon que les paramètres clés pour l'évaluation du rendement des déchargeurs, c'est-à-dire la fraction de volume de pâte, les vecteurs de vélocité instantanée de l'eau et l'énergie cinétique turbulente de l'eau dans les systèmes considérés ont pu être calculés. Les résultats des simulations ont prouvé que le déchargeur de type S était meilleur que le déchargeur droit pour le mélange et le déchargement des pâtes. Pour le déchargeur de type S donné, une vitesse de rotation supérieure entraînait une fraction de volume inférieure, ce qui rend la décharge des pates bien plus facile. Les résultats de comparaison des données d'expérience mesurées par vélocimétrie d'images multiples de particules (VIPV) et simulations CFD simulations permettaient de vérifier que le modèle eulérien et le modèle standard de turbulence kε pouvaient donner une meilleure description des modèles d'écoulement dans la zone de dilution. © 2010 Canadian Society for Chemical Engineering

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