流化床具有温度均匀、传热效率高等优点,可为颗粒系统提供充足的动量和能量交换空间,因此在能源、化工及食品等领域得到广泛应用。在实际生产过程中颗粒系统通常会伴有液体存在,例如粮食干燥、喷雾造粒等过程中存在液滴与颗粒、颗粒与颗粒间的相互作用,导致湿颗粒的流动特性与干颗粒有着很大的不同,同时涉及到复杂的传热传质过程。因此,本课题以湿颗粒系统为研究对象,针对不同类型流化床内湿颗粒系统流动及热质传递特性进行数值模拟和实验研究,拟为能源、化工及粮食干燥等实际工业生产过程和反应器设计与运行提供理论依据。基于湿颗粒软球碰撞模型,发展湿颗粒流动及热质传递数值计算模型。将高度函数表面张力模型从平面接触角边界条件拓展到球形表面接触角边界条件,建立单颗粒与液滴碰撞数值计算模型;以离散单元软球模型为基础,通过添加液桥力模型,描述粘性液体对流化床反应器内颗粒流动特性的影响;通过加入滚动摩擦模型,进一步考虑颗粒碰撞时产生的轻微形变对颗粒流动特性的影响;添加传热传质模块,考虑颗粒之间的热量交换、气固之间热量交换过程以及液体蒸发对湿颗粒所受液桥力的影响,建立描述湿颗粒系统干燥过程的流动及热质传递数值计算模型。基于单颗粒碰撞数值计算模型,对液滴在颗粒表面浸润过程以及颗粒与液膜碰撞过程进行数值模拟研究。通过模拟单颗粒自由沉降、颗粒与壁面碰撞以及液滴在球形颗粒表面浸润等过程,对数学模型的合理性和准确性进行验证。基于该模型,进一步分析液体粘度、颗粒碰撞速度、液膜厚度以及液体表面张力对颗粒与液膜碰撞特性的影响,并对颗粒受到的流固耦合力进行分析。研究发现,颗粒与不同表面张力、不同厚度液膜碰撞后形成的液桥结构有所不同。基于粒子图像测速技术搭建冷态条件下喷动床湿颗粒流态化特性实验测试平台,同时应用建立的湿颗粒流动数值计算模型对相同结构内湿颗粒流动特性进行数值模拟研究,探究不同因素对湿颗粒系统流动特性的影响。研究结果表明,不同床层高度处颗粒速度模拟结果和实验结果吻合较好。同时,当颗粒系统中逐渐加入一定体积液体后,颗粒运动动能逐渐减小。通过析因分析方法发现,粘性液体和滚动摩擦在不同区域对颗粒平动和旋转动能的主导行为有所不同,滚动摩擦主导着颗粒旋转行为,在喷动区粘性液体和滚动摩擦共同控制着颗粒平动运动特性。基于冷态湿颗粒流动特性实验平台,搭建湿颗粒干燥特性实验平台,同时应用湿颗粒流动及热质传递离散软球模型,对不同类型流化床内湿颗粒干燥特性进行数值模拟研究,分析不同脉冲气体幅值、脉冲气体频率对鼓泡流化床内湿颗粒系统干燥特性的影响,以及不同初始相对液体量条件下喷动流化床内湿颗粒系统传热传质特性。研究结果表明,降低流化床中乳化相比例可以有效改善流化床内气固传热和传质特性,并避免去流态化和操作不稳定。在喷动流化床中主要换热形式为气固之间对流换热。液体蒸发产生的换热量仅占颗粒系统总体换热量很小一部分。随着干燥过程的进行,由于颗粒温度逐渐趋于一致,热流量逐渐减小。