板式换热器作为一种热能换热机械设备,因其优异的传热性能而被广泛的应用于制药、化工、食品等行业中。随着冶金行业的兴起,应用于液固两相的宽通道焊接板式换热器逐渐兴起。但液固宽通道焊接板式换热器窄通道内的两相作用关系复杂,使得人们至今难以对流道内液相和颗粒相的流动进行精确分析。对此,本课题将运用实验与模拟相结合的方法,对液固两相在焊接板式换热器窄通道的流动进行研究。首先运用实验对窄通道的沿程阻力进行测量,然后运用欧拉-欧拉双流体模型对液固两相在窄通道内的流动进行数值模拟,最后采用实验来验证数值模型的正确性,并对液固两相在窄通道内的流动进行分析。竖直窄通道的研究结果表明,沿窄通道竖直方向0.7 m以上液固两相流动进入充分发展阶段,在充分发展阶段的窄通道截面上,颗粒在近壁面所受的压力最大;流道内湍动能、耗散率、颗粒速度及浓度均呈中心区域高、贴近边壁区域低的分布趋势;随着入口液速提高,截面各位置颗粒速度均提高,而颗粒浓度在流道中心区域降低,在贴近壁面区域升高;随着初始固相体积分数增加,截面各位置颗粒浓度均提高,而颗粒速度在流道中心区域略有降低,在贴近壁面区域略有升高;在窄通道截面狭长方向两端靠近三边壁影响的区域存在颗粒增浓效应,在截面狭窄方向颗粒速度和浓度分布梯度较大的区域无因次占比随着入口液速的提高而提高,随着初始固相体积分数的提高而减小。随颗粒粒径的增大,颗粒在流道内的不均匀性增加。水平窄通道的研究结果表明,沿窄通道水平方向0.6 m以后液固两相流动进入充分发展阶段,在充分发展阶段的窄通道截面上,颗粒压力、湍动能及耗散率最大值都存在流道底部近壁面,颗粒的固相体积分布呈现上部高下部低;在同一水平面上,近壁面的固相体积分数小于流道中心的固相体积分数;随着初始固相体积分数和入口流速的增加、颗粒粒径的减小,水平窄通道内颗粒分布的不均匀性降低;另外,颗粒在窄通道底端竖直壁面与水平壁面交汇区域存在聚集,但这种颗粒的聚集现象会随着入口速度的增大和颗粒粒径的减小而减轻;相对于当量直径相同的水平圆形通道,在同等操作条件下,窄通道内颗粒分布的均匀性更好;窄通道的拐角改为倒角之后,颗粒在流道底端拐角处的聚集会明显减轻。本文通过对液固两相在水平窄通道和竖直窄通道内流动特性的分析,为焊接板式换热器的设计与运行提供参考。