水平矩形管中气固两相流的PDA实验研究

应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDA)对方形水平管道内的气固两相流进行了测试。实验采用的颗粒为玻璃微珠，对不同工况下的水平方向(主流方向)的平均速度和湍流强度进行了讨论。发现在垂直截面上的速度分布呈上部高而下部低的分布特点，且随平均风速、颗粒体积分数和粒径的增大这种不均匀分布有加剧的趋势。湍流强度中心位置较低，而靠近壁面的位置较高，尤其是底部湍流强度更大一些。在大部分位置颗粒相的速度滞后于气相，在边壁附近特别是底部壁面附近颗粒速度较气相速度稍大。颗粒体积分数沿垂直方向上分布较均匀，越靠近壁面颗粒体积分数越高，在管道的底部和垂直壁面的交角附近颗粒体积分数最高。     

内循环流化床大颗粒运动特性实验

内循环流化床能够有效组织颗粒在床内的运动,具有广泛的工业用途。采用荧光大颗粒示踪,运用图像处理法,在二维流化床实验台上,研究了流化风速、静止床层高度等参数对床内大颗粒的速度分布概率以及循环时间的影响。结果表明:提高流化风速和静止床层高度,循环口两侧差压增大,颗粒内循环流率增大,循环时间变短。颗粒横向和纵向速度分布概率的特征显著不同。在低速床中,颗粒纵向速度超过50%分布在负值区域,表现出明显的向下运动的特征。     

流化风速对二元粒径颗粒混合物分层特性影响的实验研究

采用塌落法针对2种不同粒径颗粒的混合物,研究了其在不同流化风速下,颗粒平均粒径沿床高的分布情况。研究发现,随着流化风速的增大,颗粒平均粒径沿床高的分布逐渐趋于均匀。表明增大风速有利于颗粒之间的相互混合,减弱颗粒分层。这对防止风水联合冷渣器内结焦事故的发生具有重要意义。     

循环流化床内颗粒混合特性的数值模拟

为了更好地研究循环流化床内颗粒的混合行为和揭示颗粒的混合机理,将离散单元法和计算流体力学相结合,对床内颗粒的轴向混合与径向混合过程进行了数值模拟.从气体和颗粒运动速度的角度将轴向混合与径向混合结合起来,对床内颗粒的整体混合过程进行了分析,并采用颗粒特征浓度标准差对颗粒的混合程度进行了定量评价,通过数值模拟得到了床内气体的速度场、颗粒的速度场和体积分数分布.结果表明:颗粒与气体的速度分布趋势基本一致,床内呈现上部稀相下部密相;颗粒的轴向混合效果优于径向混合效果,增大流化风速有助于加速颗粒的混合,且颗粒轴向混合对流化风速的敏感性低于径向混合.     

生物质热解液化反应塔中最小携带流速的可视化试验验证

生物质颗粒的最小流化速度是生物质快速热解液化工艺最重要的控制参数之一,准确掌握各种因素对最小携带流速的影响规律,对于保证充足的热解时间、提高生物质热解液化率是十分关键的,文章提出了生物质循环流化床快速热解反应塔中最小携带流速的预测方法;揭示了最小流化速度随生物质粒径和颗粒密度的变化规律,并通过可视化试验对预测结果进行了初步验证。     

层流炉反应管内气固两相流的实验研究

为研究层流炉反应管内气固两相流的运动规律,设计制造一套1∶1的冷态透明玻璃实验装置。在主气流氩气流量为1.0、1.5、2.0、2.5 m3/h时,利用粒子图像测试技术(PIV)对反应管内氩气流(以水蒸气为示踪粒子)和生物质半焦颗粒速度场进行测量。结果表明:在反应管中心处,氩气速度和生物质半焦颗粒的轴向速度相差较大,不能用氩气速度代替颗粒速度。通过对实验数据的分析计算,获得反应管内雷诺数与生物质半焦颗粒停留时间(无量纲处理后)的关联式。可将该结果用于计算热解挥发特性实验的颗粒停留时间,从而优化颗粒停留时间的计算方法,为建立更加合理的热解动力学模型提供依据。     

颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性实验研究

提出了一种基于气体-固体颗粒快速热平衡的颗粒帘换热器。为揭示该换热器中气粒两相间的动力学特性,在颗粒帘换热器实验平台上开展了颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性的冷态实验。实验结果表明:颗粒帘沿程厚度随进气速度的增加而减小,颗粒帘后沿水平偏移量随进气速度的增加而增大;颗粒帘沿程厚度及颗粒帘后沿水平偏移量随颗粒帘初始厚度的增加而增大,随颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小;颗粒帘沿程厚度和颗粒帘后沿水平偏移量随着颗粒帘下落高度的增加而增大;颗粒帘落点水平偏移量随进气速度的增加而增大,随颗粒帘初始厚度及颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小。这些结果为颗粒帘换热器结构的优化设计和气固两相流动、换热及积灰特性的研究奠定了良好的基础。     

移动床中热气体渗流传热对煤粒热解反应过程的影响

针对移动床内热气体对煤颗粒预热处理工艺,分析了颗粒料层中热气体渗流传热对煤热解反应过程的影响,建立了多孔介质渗流传热与煤热解反应相互作用的物理数学模型。研究了不同情况下移动床内气固温度和压力分布以及煤热解反应规律,计算结果表明,高温热气对移动床煤颗粒料层的热量渗透主要发生在渗透入口端区域,热解反应发生在热渗流作用区域,煤的热解反应对应酬内温度场分布有较大的影响,改变运行参数可以调整热渗透作用区域推移速度和物料温度水平,从而控制煤热解反应过程,在热解反应区域,孔隙率对流场,压损和煤热解过程有很大的影响。图9参11     

新型环形喷动床的喷动机制与喷动特性

在传统喷动床的基础上,设计出一种多喷口环形喷动形式的新型喷动床.实验研究了喷口型式、喷口速度、颗粒类型对这种喷动床床内密相喷动流化区高度、可喷动静止床层高度及床层压降等参数的影响情况.结果表明:颗粒在床内的喷动形式沿床高方向呈现独特分区现象;随着喷口速度的增加,密相喷动高度和可喷动静止床层高度也相应增加;在同样的静止床层高度的情况下,直向型式的喷口更易形成喷动,床层的最小喷动速度几乎与静止床层高度呈线性关系;当床内形成较稳定的喷动后,床层压降随喷口速度的变化不明显,可视为常数.     

含能颗粒床颗粒间应力对动态破碎的影响

利用高低压发射装置,测定了含能颗粒床在不同环境温度下动态撞击与动态挤压的破碎程度;利用动态压力传感器,测定了颗粒床颗粒间挤压应力与撞击速度之间的关系;提出了表征含能颗粒床破碎程度的破碎度概念;通过大量的实验数据分析,给出了含能颗粒床破碎度随挤压应力和温度变化的实验拟合关系式．