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CFD Modelling and Simulation of Hydrodynamics in Liquid-Solid Circulating Fluidized Beds

Authors

  • Yi Cheng,

    1. Powder Technology Research Centre, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
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  • Jing-Xu (Jesse) Zhu

    Corresponding author
    1. Powder Technology Research Centre, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
    • Powder Technology Research Centre, Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Western Ontario, London, ON, Canada N6A 5B9
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Abstract

Hydrodynamics in liquid-solid circulating fluidized beds (LSCFBs) are modelled and simulated by computational fluid dynamic (CFD) technique. Turbulence model and kinetic theory descriptions of granular flow are incorporated in the governing equations to model the high Reynolds number two-phase flows with strong particle-particle interactions in LSCFBs. Liquid-solid upflows under wide operating conditions, different particle properties and different bed dimensions are investigated by time-dependent simulations using commercial software, FLUENT 4.5.6. The model predictions show good agreements with the experimental data and reasonable trends when different fluids/solids and bed dimensions are applied. Stronger nonuniformities in flow structures are found in larger particle systems, with larger fluid/solids density ratios and/or larger diameter columns.

Abstract

On a modélisé et simulé l'hydrodynamique dans des lits fluidisés circulants liquide-solides (LSCFB) par mécanique des fluides numériques (CFD). On a incorporé aux équations d'échange un modèle de turbulence et un modèle de théorie cinétique d'écoulement granulaire pour simuler les écoulements biphasiques à nombres de Reynolds élevés avec de fortes interactions particule-particule dans les LSCFB. Les écoulements ascendants liquide-solides pour une vaste gamme de conditions opératoires, différentes propriétés de particules et différentes dimensions de lits sont étudiés par des simulations instationnaires à l'aide du logiciel commercial FLUENT 4.5.6. Les prédictions de modèles montrent un bon accord avec les données expérimentales et des tendances raisonnables lorsque différents fluides/solides et dimensions de lits sont appliqués. Des non-uniformités plus fortes dans les structures d'écoulement ont été trouvées dans les systèmes à larges particules, avec les rapports de masse volumique fluide/solides ou les colonnes de diamètres les plus grands.

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