Numerical investigation of gas-solid flow in the calciner
Author
Borawski, Kamil
Term
4. term
Education
Publication year
2009
Abstract
Dette arbejde undersøger gas–faststofstrømning: hvordan en bevægende gas transporterer råmelpartikler i en calciner (en industriel enhed). Vi anvender CFD-simuleringer (beregningsbaseret strømningsdynamik) i programmet FLUENT og sammenligner resultaterne med forsøg udført på en calciner-model hos FLSmidth R&D Centre Dania. For at muliggøre en retfærdig sammenligning blev den numeriske model opbygget med geometrisk lighed med forsøgsopstillingen, og randbetingelserne blev valgt, så de gengav de samme strømningsforhold. Modelleringen omfatter generering af et beregningsnet (mesh) og et net-uafhængighedsstudie for at sikre, at løsningen ikke afhænger af netopløsningen. Vi vurderer også, hvor mange partikler der skal spores i simuleringerne for at opnå pålidelige fordelinger, og beregner de parametre, der kræves for at fastlægge randbetingelserne. To tilfælde analyseres: ét med stærk hvirvel og ét med svag hvirvel, hvor “hvirvel” betegner en roterende gasbevægelse. Dette gør det muligt at undersøge, hvordan graden af hvirvel påvirker den rumlige fordeling af råmelpartikler. Til sidst sammenlignes og analyseres simuleringsresultaterne med de eksperimentelle data.
This work investigates gas–solid flow: how a moving gas transports solid raw meal particles inside a calciner (an industrial chamber). We use computational fluid dynamics (CFD) simulations in the FLUENT software and compare the results to experiments performed on a calciner model at FLSmidth R&D Centre Dania. To enable a fair comparison, the numerical model was built to be geometrically similar to the experimental setup, with boundary conditions chosen to reproduce the same flow conditions. The modeling workflow includes generating a computational mesh and performing a grid-independence study to ensure the solution does not depend on mesh resolution. We also assess how many particles must be tracked in the simulations to obtain reliable distributions, and compute the parameters needed to set the boundary conditions. Two cases are analyzed: one with strong swirl and one with weak swirl, where “swirl” refers to a rotating motion of the gas flow. This allows us to examine how the degree of swirling affects the spatial distribution of raw meal particles. Finally, simulation outputs are compared and analyzed against the experimental data.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents