双颗粒提升管中细颗粒的混合行为研究(Ⅱ)──弥散颗粒的轴径向混合行为

利用磷光颗粒示踪技术,使用点源示踪的方法在不同的径向位置测得反映颗粒径向扩散行为的停留时间分布曲线,并对弥散细颗粒的径向混合行为进行了分析．提出二维扩散模型描述所测量的停留时间分布曲线特征．实验发现弥散细颗粒的径向扩散Peclet数随粗颗粒加入量的增加而增加,随细颗粒浓度的增大而增大,而几乎不随气速变化．给出了一个与实验数据吻合较好并可适用于单颗粒提升管的关联式．     

双颗粒提升管中细颗粒的混合行为研究(Ⅰ)──轴向混合行为

利用磷光颗粒示踪技术对双颗粒提升管中细颗粒的轴向混合行为进行了研究测得反映细颗粒轴向扩散的停留时间分布曲线呈双峰分布，这表明细颗粒存在两种类型的扩散形式：弥散颗粒扩散和颗粒团扩散本文提出的一维两组分扩散模型可较好地描述停留时间分布曲线的双峰分布.实验结果表明细颗粒的两种轴向混合行为有较大的差别，而总包Peclet数几乎不随操作条件及床内粗细颗粒比例变化     

双颗粒提升管中细颗粒的混合行为研究(Ⅰ)──轴向混合行为

利用磷光颗粒示踪技术对双颗粒提升管中细颗粒的轴向混合行为进行了研究测得反映细颗粒轴向扩散的停留时间分布曲线呈双峰分布,这表明细颗粒存在两种类型的扩散形式：弥散颗粒扩散和颗粒团扩散本文提出的一维两组分扩散模型可较好地描述停留时间分布曲线的双峰分布.实验结果表明细颗粒的两种轴向混合行为有较大的差别,而总包Peclet数几乎不随操作条件及床内粗细颗粒比例变化     

气固并流系统中弥散颗粒混合行为的研究

采用磷光瞩拉瞬态点源注入示踪技术，研究了气固并流系统中弥散颗粒的轴、径向混合行为，并引入二维扩散模型加以描述，收到了良好的效果。对在气固并流上行和下行系统中的研究进行对比表明：在两种系统中弥散颗粒的轴、径向混合行为类似．研究还给出了在实验条件下气固并流上行系统弥散颗粒的轴、径向Peclet数的关联式．     

流动方向对循环流化床中颗粒混合行为的影响

对循环流化床提升管及下行床两种不同气固流动方式对颗粒混合行为的影响进行了较为深入的对比分析，发现在影响循环流化床颗粒混合的众多因素（如操作条件、床层直径、颗粒性质及床层内构件等）中，气固流动方向是影响颗粒轴向混合的最主要因素．当气固流动为顺重力场时（下行床），颗粒的轴向混合很小，流型接近平推流；当气固流动为逆重力场的提升管时，轴向颗粒混合将成倍增大，颗粒流动远离平推流流动．分析表明，下行床中颗粒混合仅为单一的弥散颗粒扩散，而提升管中则存在着两种颗粒混合机制：弥散颗粒扩散及颗粒团扩散．弥散颗粒的扩散基本以平推流的形式通过循环流化床，提升管中大量的颗粒轴向返混归因于颗粒团的严重返混并由此形成了提升管中颗粒停留时间的双峰分布．     

细颗粒进料在粗颗粒流化床中的分散与混合：Ⅰ停留时间分布

实验测定了粗颗粒流化床中细颗粒的停留时间分布，实验表明气速对ＲＴＤ影响不大，本文还提出了用两并联混釜串联－平推流的模型来描述粗颗粒床中细颗粒的停留时间，从而得到了细颗粒在密相区的停留时间与气速的关联式。模型较好地模拟了实验结果。     

循环流化床提升管中固体颗粒停留时间的分布

在内径１４０ｍｍ，高１０ｍ的循环流化床提升管中，采用磷光颗粒示踪法对床内固体颗粒的停留时间分布进行了测定。在气速１．５～９．０ｍ／ｓ，固体循环量１０～１４０ｋｇ／ｍ２ｓ的范围内，实验测得的停留时间分布曲线均有明显的双峰分布。这种双峰分布是由于提升管中弥散颗粒和颗粒团共同作用的结果。本文提出的一维两组分扩散叠加模型可较好地描述提升管中固体的混合行为。考察了在实验条件下，操作条件对固体混合行为的影响。发现：气速及固含对颗粒的轴向Ｐｅｃｌｅｔ数影响不大，提升管中颗粒的返混主要是由于颗粒团引起的。将研究结果与近期文献报道的其他研究进行了对比     

提升管-下行床耦合反应器内颗粒混合行为

引　言循环流化床中气固两相的流动有两种不同的方式 :提升管中为气固并流上行的逆重力场运动 ,下行床中为气固并流下行的顺重力场运动 .其差异表现为提升管内颗粒浓度、速度以及气体速度在径向上严重的不均匀 ,颗粒浓度概率密度分布以及速度的瞬时信号都表明了颗粒团 -空穴两相结构的存在[1] ,一些研究[2 ,3] 还发现提升管中颗粒的停留时间分布 (ＲＴＤ)曲线存在较大的拖尾甚至出现双峰 ,研究者认为提升管内存在弥散颗粒和颗粒团两种不同的混合机理 ;下行床则比提升管大大改善 ,气固速度、颗粒浓度沿径向分布要均匀得多 ,颗粒的ＲＴＤ曲线…     

细颗粒进料在粗颗粒流化床中的分散与混合Ⅰ停留时间分布

实验测定了粗颗粒流化床中细颗粒的停留时间分布（ＲＴＤ）。实验表明气速对ＲＴＤ影响不大。本文还提出了用两并联全混釜串联一平推流的模型来描述粗颗粒床中细颗粒的停留时间，从而得到了细颗粒在密相区的停留时间与气速的关联式。模型较好地模拟了实验结果。     

环形截面提升管内颗粒的运动行为

采用PDPA(phase Doppler particle analyzer system)及磷光颗粒示踪技术对环形截面提升管中颗粒的运动行为进行了研究。与传统提升管相比，环形截面提升管中颗粒速度分布的均匀性有所改善，其最高速度与最低速度之差变小。环形截面提升管最大速度值出现在相对径向位置φ=0.3-0．4处。与传统提升管相似，环形截面提升管内颗粒的轴向返混较严重，停留时间分布曲线存在较明显的拖尾，其中颗粒的轴向Peclet数与传统提升管也处于同一数量级范围。提升管床结构的改变并未显著改变其中气固流动的微观相结构，稀相与密相颗粒团微观两相仍然存在，这种微观相结构是造成颗粒严重返混的决定性原因：稀相中的颗粒与密相颗粒团中的颗粒分别造成了颗粒停留时间分布曲线的前峰与拖尾峰。     

单孔射流流化床内颗粒混合特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系下,采用离散单元法对单孔射流流化床内颗粒混合特性进行了数值模拟。引入混合指数对床内轴向及径向布置的颗粒混合质量进行定量分析,并研究了不同表观气速、不同弹性系数对颗粒混合特性的影响。模拟得到了颗粒轴向及径向混合序列图、气体和颗粒速度分布、整床颗粒混合指数分布、参量变化时整床颗粒混合指数分布。结果表明：流化床床层内颗粒混合速度受颗粒内循环能力和颗粒扩散能力的综合作用。单口射流喷动流化床颗粒轴向混合速度主要由颗粒内循环速度决定,颗粒径向混合速度主要由颗粒扩散能力决定。表观气速增大时,颗粒内循环速度增加,从而加快了颗粒轴向混合进程,但对颗粒径向混合影响微弱;弹性系数增大时,颗粒混合速度及混合质量均下降,并且弹性系数增大对颗粒径向混合进程影响小于颗粒轴向混合。     

白钨矿连续酸浸槽内固体颗粒的流动特性实验及模型研究

以停留时间分布（RTD）为评价指标,对硫磷混酸浸出白钨矿的连续浸出槽内固相颗粒流动行为进行实验研究。同时探究了进料流量、搅拌转速、连续浸出槽中物料进出口位置组合对固相颗粒流动行为的影响。实验结果表明：随着进口流量的增大,一开始槽内的返混程度得到了增强,量纲为1化方差变大,但是继续增大进口流量,进口处物料的横向迁移速度加强,使槽内流体流动趋向平推流,导致量纲为1化方差减小;量纲为1化方差随着搅拌转速的增大而增大,但是此时在槽下部区域会逐渐形成循环死区,槽内死区体积分数随之增大;平均停留时间随着物料进出口位置的变化而发生变化,下进下出的进出料位置组合其平均停留时间最大,且最接近理论平均停留时间。最后利用非理想流动模型来表征实验过程中的停留时间分布,模型拟合的停留时间曲线与实验测量的曲线吻合程度良好。     

内置螺旋挡板流化床颗粒停留时间分布

采用脉冲示踪法在内置螺旋挡板冷态鼓泡流化床上研究了螺旋挡板、加料速率、流化风速、颗粒粒径和床料高度对颗粒在流化床内停留时间分布的影响. 结果表明,颗粒停留时间的无量纲方差从无螺旋挡板时的0.558减小到有螺旋挡板时的0.085,螺旋挡板可有效抑制颗粒返混,增大颗粒运动的平推流趋势;加料速率增大为约2倍时,停留时间减小为约50%,流动更趋向于平推流;床料高度增加,颗粒返混加剧,颗粒平均停留时间及无量纲方差均增大,颗粒运动向全混流靠近;随流化风速增大,颗粒平均停留时间变长;实验范围内,颗粒粒径对颗粒停留时间分布影响不大.     

不同粒度分布高硫焦颗粒在强混燃烧器内的流动特性

利用一套新型强混燃烧器,对3种不同粒度分布的高硫焦颗粒的流动特性进行了较为详尽的考察. 反应器主要由预混段和提升段组成,两部分结构尺寸分别为f240 mm′3000 mm和f70 mm′9000 mm. 实验操作条件为：提升管表观气速8~18 m/s,颗粒循环速率60~200 kg/(m2×s). 通过对3种不同粒度分布的颗粒在强混燃烧器内颗粒固含率、颗粒速度轴径向分布的测定,发现随掺入细颗粒比例的增加,截面平均颗粒速度降低;在较粗的高硫焦颗粒中适当掺入细粉,可使床层内颗粒固含率增加,返混加剧,停留时间延长,有利于高硫焦的充分燃烧.     

二元颗粒混合物在下行床反应器中局部颗粒速度的分布

采用PV-4A光导纤维测速仪在一高2m、直径30mm的下行床反应器中较系统地测定了FCC催化剂及玻璃珠各自在6个截面8个不同径向位置局部颗粒速度的轴向及径向分布,研究了操作条件及喷口位置对该两种不同物料局部颗粒速度径向分布的影响,进而将FCC催化剂和玻璃珠两种物料分别同时进入下行床反应器中,考察了以不同混合比组成的二元组分混合物的颗粒速度径向双峰分布特点.最后,分别给出了预测FCC催化剂及玻璃珠的量纲1局部颗粒速度经验关联式.实验结果表明：物性不同的粒子其局部颗粒速度径向分布差别较大,二元组分混合物的颗粒速度径向分布较FCC催化剂单一颗粒趋于均匀,且随表观气速增加,颗粒速度分布双峰特性愈为明显,可见在下行床进入细颗粒的同时加入粗颗粒引起了气固流动机制的变化与颗粒速度分布的平滑.     

下行床入口段流体力学及混合行为

针对工业快速反应对气固进料混合过程的特殊需求,在内径140mm,高4.7m的并流下行循环流化床中,采用双光路光纤密度测量技术及磷光颗粒示踪技术,对两种不同的气固并流下行床分布器结构的流动及颗粒混合行为进行了研究．分别考察了人口段颗粒浓度径向分布沿轴向的变化规律及颗粒轴径向混合行为．实验结果表明,下行床入口段颗粒浓度随轴向位置的变化可划分为分布器影响区及湍流控制区．分布器结构对入口段颗粒密度分布有较大影响,利用侧向喷嘴并降低入口处颗粒的射流可以获得较好的径向均布效果．侧向喷嘴的分布器结构更有利于颗粒的径向混合．还考察了入口结构对颗粒混合的影响因素,给出了对Pe_a及Pe_r的关联式．     

一种脱油油砂颗粒流态化特性的研究

在一套直径300mm、高7000mm有机玻璃冷模实验装置上对一种脱油油砂颗粒流态化特性进行了实验研究。粒度测试结果表明该脱油油砂颗粒的粒度分布宽,细颗粒含量较多。采用FXC-Ⅱ/32型压力迅检仪测量了不同表观气速下脱油油砂颗粒沿流化床轴向平均颗粒浓度分布,采用压力梯度法测量了脱油油砂颗粒的密相床膨胀,采用容积法测量了自由空域内脱油油砂颗粒的夹带量。实验结果表明,该脱油油砂颗粒的流化性能较好;轴向平均颗粒浓度分布整体表现为下浓上稀,其中,在密相区随表观气速增加而减小,在稀相区随表观气速增加而增大;基于床高比表示的密相床膨胀随表观气速增加先增大后减小,在表观气速为0.362m·s-1时密相床最大;自由空域内的夹带量随表观气速增加而增大;建立了密相轴向平均颗粒浓度的数学模型,模型预测值与实验值吻合较好。     

提升管CSVQS系统预汽提段颗粒速度和停留时间分布

在一套φ600 mm CSVQS的环流预汽提段冷态实验床装置上,在导流筒区气速为0.2 m·s^-1和0.3 m·s^-1,环隙区气速为0.03 m·s^-1和0.07 m·s^-1,汽提段气速为0和0.13 m·s^-1时,考察了预汽提导流筒区和环隙区的颗粒速度分布,同时在上述条件下,根据提出的计算方法,考察了由提升管引入环流预汽提段颗粒的平均停留时间分布。结果表明,在上述几种操作条件下,预汽提段均为中心气升式环流,汽提段气体大部分进入导流筒区。在导流筒区气速相同时,在无汽提风时,导流筒区颗粒速度随环隙区气速的增加沿径向由陡峭分布转变为平缓分布;在有汽提风时,导流筒区颗粒速度径向分布随环隙区气速的变化很小。在环隙区气速相同时,在有汽提风时,导流筒区颗粒速度随其气速的增加由平缓分布转变为陡峭分布;在无汽提风时,两种导流筒区气速下的颗粒速度径向分布均比较陡峭。与导流筒区相比,环隙区颗粒速度径向分布几乎不随操作条件的不同而变化。随着导流筒气速的增加或环隙气速的降低,颗粒平均停留时间分布变窄,质量分数降低;随着颗粒循环强度的增加,颗粒平均停留时间分布变窄;质量分数变化不一。     

气固流化床中双组分混合颗粒的流态化特性

在一套φ500 mm×12500 mm大型有机玻璃冷模实验装置中,采用FXC-П/32型压力巡检仪测量了双组分混合颗粒体系沿流化床轴向的颗粒浓度分布,采用容积法测量了不同操作条件下自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量,并根据稀相空间的轴向颗粒浓度获得了双组分混合颗粒的输送分离高度(TDH)。实验结果表明：混合颗粒在密相床的平均空隙率在小颗粒质量分数为0.4时存在一最小值;双组分混合颗粒的TDH随表观气速的增加而增大,随小颗粒质量分数的增加也增大。在自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量随表观气速的增加而增加,当表观气速小于0.6 m•s^-1时,随表观气速增加明显;当表观气速大于0.6 m•s^-1时,增加趋势减缓。而当表观气速小于0.5 m•s^-1时,双组分混合颗粒的饱和夹带量随小颗粒质量分数增加,变化趋势不明显;当表观气速大于0.5 m•s^-1时,则随小颗粒质量分数的增加而增大明显。通过对实验结果的分析,建立了双组分混合颗粒TDH的数学模型,模型值与实验值吻合较好。     

高密度下行床内颗粒浓度径向分布的研究

在自行设计的一套下行循环流化床内进行了低气速、高浓度下行床内颗粒浓度的分布研究。实验分别采用了硅胶和FCC颗粒,在床层截面平均浓度最高到12％范围内进行了下行床不同截面上颗粒浓度径向分布的研究,并进一步分析了床层颗粒浓度对稀相中心区、环形浓相区浓度径向分布的影响。研究表明,在同一截面,随着床层颗粒平均浓度的增加,浓度分布趋于均匀;在截面平均浓度相近,浓度的径向分布沿轴向从上到下逐渐趋于均匀。颗粒的相对浓度的最大值随截面平均浓度的增加而减小,其在径向的位置基本不变。实验还发现,床层截面平均浓度的增加,浓相区内颗粒浓度的分布更均匀,而对稀相区内颗粒浓度分布没有明显的影响。