Hydrodynamics of erosion of heat exchanger tubes in fluidized bed combustors

Authors

  • J. X. Bouillard,

    1. Argonne National Laboratory, Energy & Environmental Systems Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439
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  • R. W. Lyczkowski,

    1. Argonne National Laboratory, Energy & Environmental Systems Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439
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  • S. Folga,

    1. Argonne National Laboratory, Energy & Environmental Systems Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439
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    • Nalco Chemical Company, One Nalco Center, Naperville, IL 60566.

  • D. Gidaspow,

    1. Argonne National Laboratory, Energy & Environmental Systems Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439
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    • Illinois Institute of Technology, Department of Chemical Engineering, Chicago, IL 60616.

  • G. F. Berry

    1. Argonne National Laboratory, Energy & Environmental Systems Division, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439
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Abstract

The hydrodynamics of fluidization for two thin “two-dimensional” fluidized beds, one containing a centrally located rectangular obstacle and the other containing three square tubes roughly approximating a portion of a fluidized bed combustor (FBC), was solved using the FLUFIX/MOD2 computer program. The monolayer energy dissipation erosion model extended to include solids viscous stress was compared with the Finnie erosion model. The material properties of the eroding surface are introduced through the hardness for both erosion models. Hydrodynamic and erosion convergence studies were performed for the first bed. Computed erosion rates from the monolayer energy dissipation erosion model compare more favorably for both beds with available erosion data than those from the Finnie erosion model.

Abstract

On a résolu à l'aide du programme d'ordinateur FLUFIX/MOD2 l'hydrodynamique de la fluidisation pour deux lits fluidisés bidimensionnels minces, l'un contenant un obstacle rectangulaire déposé au centre du lit et l'autre trois tubes carrés représentant grossièrement la section d'un combusteur à lit fluidisé (FBC). Une extension du modèle d'érosion de dissipation de l'énergie monocouche incluant la contrainte visqueuse des solides a été comparée au modèle d'érosion de Finnie. Les propriétés des matériaux de la surface d'érosion sont introduites par le biais de la dureté dans les deux modèles d'érosion. Des études d'hydrodynamique et de convergence de l'érosion ont été menées pour le premier lit. Les vitesses d'érosion calculées par ordinateur à partir du modèle d'érosion de dissipation de l'énergie monocouche se comparent plus favorablement pour les deux lits avec des données d'érosion disponibles qu'avec les données fournies par le modèle d'érosion Finnie.

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