顆粒碰撞傳熱

顆粒碰撞傳熱是在傳熱過程中材料顆粒在碰撞過程中發生的傳熱,常見於氣固傳熱過程。一般認為，顆粒碰撞傳熱機理與顆粒間碰撞直接相關，常見的顆粒間碰撞傳熱過程有通過固體接觸面的熱傳導、通過接觸面附近氣膜的導熱、接觸面間隙氣體的導熱和顆粒內部的導熱等幾種。

基本介紹

• 中文名：顆粒碰撞傳熱
• 外文名：Particle collision heat transfer
• 學科：熱力學
• 領域：氣固兩相傳熱領域
• 優點：溫度分布均勻、傳熱面積大
• 套用：流化床傳熱

傳熱機理

在研究填充床有效導熱係數的過程中,最早提出的顆粒間傳熱的概念認為流化床中顆粒之間通過5種途徑傳熱:

(1)固體顆粒接觸面的熱傳導；

(2)接觸面附近的氣膜導熱；

(3)氣體對流傳熱；

(4)顆粒間的輻射傳熱；

(5)顆粒內部的導熱。

而與顆粒間碰撞傳熱直接相關的傳熱過程,一般認為有:通過固體接觸面的熱傳導、通過接觸面附近氣膜的導熱、接觸面間隙氣體的導熱和顆粒內部的導熱等幾種。

分析可知,顆粒-流體-顆粒之間的傳熱屬於氣固對流傳熱的範疇,顆粒內部的導熱應屬於固體顆粒自身的熱擴散過程。因此，在不考慮顆粒間輻射傳熱時,兩顆粒粒碰撞的直接傳熱方式,可以歸結為通過固體接觸面的熱傳導、通過接觸面附近氣膜的導熱和通過接觸面間隙氣體的導熱等三種。

相關研究模型

基於擬流體模型的順粒碰摘傳熱

擬流體模型將顆粒相視為充滿整個流場的連續介質,顆粒相與連續相流體都在Euler坐標系(歐拉坐標系， 即以數學場論為基礎,著眼於任何時刻物理量在場上的分布規律的流體運動的描述的方法)中,用巨觀連續介質的質量、動量和能量守恆方程來描述。當僅有一種顆粒相時,該模型則稱為雙流體模型。

顆粒體系的連續介質傳熱模型

在氣固兩相流中,由於顆粒的分散、接觸狀況不同,使顆粒相的有效導熱係數不同於顆粒物質的導熱係數。連續介質傳熱模型忽略顆粒體系的離散特性,將其視為連續相,通過分析顆粒相的有效導熱係數研究體系的傳熱情況。

顆粒碰撞模型
對傳統DSMC(蒙特卡羅直接模擬方法)方法進行了改進，建立了基於無格線和當地可調時間步長法的DSMC方法。改進的DSMC方法完全擺脫了流體計算格線的限制，且時間步長是可調的，每一顆粒的每一時間步長都與顆粒所在區域的顆粒濃度以及顆粒本身速度等有關。

相關專利

用於礦物煅燒的系統和方法

本發明提供了一種礦物煅燒系統和方法。該系統包括：垂直設定的反應器段,其構造為向沿垂直方向通過反應器段的顆粒施加水平力；用於接收顆粒原料的注入器單元,該注入器單元設定在反應器段頂部,由此原料顆粒在蒸汽力、重力和離心力中的至少一種力的作用下作為顆粒流移動通過反應器段；與反應器段的壁熱連線的反應器熱交換單元,其用於經由透過反應器段壁的傳熱向反應器段內部的流動顆粒供熱；一個或多個形成於反應器段中的入口,其用於將過熱氣體引入反應器段以建立氣-固多相系統環境；以及一個或多個形成於蒸餾段的出口,以使氣體產物在由入口至出口的過熱氣流作用下至少部分從反應器段中排出。