声场高温流化床流化特性

在内径50 mm、高1000 mm的声场高温鼓泡流化床中,研究Geldart A, B两类颗粒的流化特性,考察了床层温度、声波频率及声压级对流化床最小流化速度的影响. 结果表明,引入声场后,颗粒的最小流化速度随温度升高而下降;固定温度及频率,最小流化速度随声压级增大而减小;固定声压级与温度,颗粒最小流化速度随声波频率增大先减小后增大,存在一个最佳频率范围. 对床内压力波动信号进行分析,得出声场影响高温流化床流化质量的判据：当声压大于110 dB、频率在100~200 Hz范围内时压力波动偏差与最小流化速度值最小.     

A类颗粒在声场流化床中的流化特性

在内径为120mm的半圆柱形声场流化床中,以平均粒径55μm的玻璃珠作为流化介质,考察了声压级和声波频率对玻璃珠在声场流化床中流化特性的影响。结果表明:声波的引入可以显著降低玻璃珠的临界流化速度。声波频率一定时,临界流化速度随声压的增大而减小;声压一定时,临界流化速度在声波频率为80Hz左后时达到最小值,低于或高于此值,声波作用效果均减弱。     

声场对导向管喷流床环隙区流化质量的影响

以平均粒径150μm的空心微珠作为实验物料代替超细粉聚团,在以高速射流为喷动气的半圆柱形导向管喷流床中,分别利用光纤探针和压力传感器测量环隙区颗粒浓度信号、压力脉动信号,通过统计分析和功率谱分析考察了声场对环隙区流化质量的改善作用。结果表明:低频高强度的声场能有效破碎环隙区上部的气泡,减小气泡尺寸,增加气泡内颗粒浓度,使床层两相结构减弱,颗粒平均浓度增大,浓度波动减小。且声压级越大,作用效果越明显;而声波频率的影响则存在一个最佳值,本实验条件下为70Hz,大于或小于该值,声波的作用效果都会减弱。同时声场能消除环隙区下部沟流,促进流化气均匀分布,使颗粒浓度减小,浓度波动增大,并随声压级增加而逐渐与上部接近,从而使环隙区轴向上的流化状态变得更加均匀,流化质量提高。     

声场流化床中超细颗粒聚团受力与尺寸

在内径40 mm的流化床中,采用平均粒径为7.4 mm的超细铁矿颗粒进行声场流态化实验. 结果显示,聚团尺寸随声压级增大逐渐减小,在固定声压级的条件下存在最优声波频率,本实验为130 Hz. 由铁矿颗粒声场流态化中聚团受力分析提出聚团受力平衡模型,当促进聚团破碎的力和促进聚团形成的力相等时,计算出一定频率不同声压级下的聚团尺寸,在频率130 Hz、声压120.5 db下,根据模型计算得到的聚团直径为384 mm,而通过最小流化速度计算值为367 mm,二者较接近.     

声场流化床A类颗粒浓度分布研究

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,以流化催化裂化(FCC)颗粒为流化介质,采用光导纤维探针测定不同轴/径向位置的颗粒浓度分布.考察了操作气速和外加声场对密相区颗粒浓度的影响.结果表明,鼓泡床密相区颗粒浓度沿轴向逐渐减小,沿径向呈抛物线分布.声场的引入可以降低颗粒起始流化速度:声压级越大,起始流化速度越小:固定声压频率在150 Hz时颗粒起始流化速度最小.1随着声压强度的增大,床层中心区和上部密相区颗粒浓度增大.固定声压级,频率在100～400 Hz颗粒浓度较大,频率低于100 Hz或高于400 Hz时,声波的作用效果减弱.     

纳米TiO_2颗粒在声场导向管喷动流化床中的流化特性

在内径120 mm的半圆柱型声场导向管喷动流化床中,以平均粒径290 nm的TiO_2颗粒为原料,高速空气射流为喷动气,考察了操作条件、声参数(频率和声压)对纳米颗粒在声场导向管喷流床中的流态化特性的影响。结果表明:声波可以有效抑制沟流,改善环隙流化质量,防止射流旁路,从而促使粉体稳定循环,加快循环速率;同时声波可以显著地降低纳米TiO_2颗粒的最小喷动速度,声波频率一定时,最小喷动速度随声压的增加而减小;声压一定时,最小喷动速度在声波频率为80 Hz时达到最小值,低于或者高于80 Hz,最小喷动速度都会增大。     

声场强化微小流化床流动特性研究

在内径4.3mm微小流化床中,考察了声场对FCC及石英砂颗粒流化质量的影响。重点讨论了声压级与频率对微小流化床最小流化速度的影响。结果表明,声场能改善微小流化床流化质量。尤其对于51μm石英砂颗粒,声场可以使其消除沟流,实现稳定流化。声压越大,声场对微小流化床流化质量改善越明显。最小流化速度随声压增高呈单调下降趋势。相同声场条件下,声波对微小流化床最小流化速度数值降低幅度大于大尺度流化床。声场对微小流化床最小流化速度的影响存在最佳频率。但不同颗粒的最佳频率不同。内径4.3mm流化床,51,67,83μm石英砂颗粒与83μmFCC颗粒对应的最佳频率分别为90,90,140和140Hz。在一定的声压与频率下,声场可以降低最小流化速度约9%～21%。对于微小流化床,床径越小,则床层空隙率越大,越有利于实现外场强化,最小流化速度的降低幅度也逐渐增大。     

过热蒸汽流化床流化特性的实验研究

在底部直径为120 mm的锥型流化床中,以玻璃珠为流化颗粒,过热蒸汽为流化介质,研究了固体颗粒在过热蒸汽流化床中的流化特性,考察了操作温度和压力对临界流化速度(umf)的影响.结果表明,过热蒸汽流化床的流化行为与热空气相似,临界流化速度(umf)随床层温度的升高而减小,随床内压力的增大而减小;在相同温度条件下,过热蒸汽流化床的临界流化速度比热空气大.     

生物质及其与惰性颗粒双组分体系的流化特性

采用MDMDY-300型全自动密度仪和体积法测量了生物质和3种惰性颗粒的颗粒密度和堆密度,在有机玻璃流化床内考察了生物质单组分及其与3种惰性颗粒双组分体系的最小流化空隙率和流化速度。结果表明,单组分颗粒密度随粒径的变化可以忽略,而堆密度却随粒径的增大有所减小;双组分体系的最小流化空隙率随细颗粒组分增加而出现先减小后增大的趋势,最小值出现在细颗粒组分体积分数为30%左右,且颗粒粒径差异越大变化趋势越明显;双组分体系的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度均随细颗粒组分含量增加呈现减小的趋势,当细颗粒体积分数达到30%左右后起始流化速度的下降趋势趋于平缓。     

双组分颗粒声场流态化的实验研究

在内径为56 mm的玻璃声场流化床中,以5~10 nm未改性和有机改性的SiO2为实验物料主体颗粒,Fe3O4(粒径小于0.053 mm)为客体颗粒,在声压级为90~105 dB时系统考察了声场频率、声场强度和主客体颗粒不同配比关系对超细颗粒流化行为和聚团尺寸的影响。结果表明,当声场频率处于50 Hz,声压级大于100 dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度,减小聚团尺寸,显著改善超细颗粒的流化质量。声场频率一定,声场强度越大,颗粒团聚体的直径越小。客体颗粒的添加比例存在一适宜范围。     

超细颗粒在声场流化床中的流化特性

在内径为130mm的声场流化床中,以原生纳米级SiO2超细颗粒为物料,在声压水平为0～140dB、声波频率为0～500Hz范围内系统地考察了声波对超细颗粒流化特性的影响。结果表明：当声波频率为100～150Hz、声压大于130dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度,显著地改善纳米SiO2颗粒的流化质量。在频率一定的情况下,声压越高,超细颗粒的临界流化速度越低,流化质量越好。当频率低于100Hz或高于150Hz时,随着频率的进一步降低或增加,超细颗粒的临界流化速度都增大,甚至又出现节涌和沟流。声波的效果减弱甚至消失。     

导向管喷动床内单相流场及声波对流场影响的数值模拟

为阐明超细粉在声场导向管喷动流化床内的流化机理,并为进一步优化和完善床层结构及操作条件提供基础,采用标准k-ε湍流模型计算了导向管喷动流化床内的单相气体流场,考察了进口流化气速和射流气速对气体流动规律的影响,以及声场对导向管喷动流化床内气体轴向速度分布及其脉动均方根的影响。结果表明:在高速射流条件下,导向管喷动流化床内气体呈内循环流动,气体循环流量随流化气速度的增加而减小,但随射流气速度的增加而增加;外加声场使环隙区和喷泉区的气体流动更加均匀,显著增加环隙区和喷泉区气流的湍动程度,且湍动程度随声压级的增大而显著增大,随声波频率的升高而小幅度降低。     

非磁性粘性颗粒在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能

通过添加磁性大颗粒，破碎活塞及沟流，显著改善了非磁性粘性颗粒在磁场流化床中的流化性能。为了评价非磁性粘性颗粒在磁场流化床中的流化性能，测量了最小流化速度、床层压力降和床膨胀高度。实验结果表明，非磁性粘性颗粒的最小流化速度，由于添加磁性大颗粒，而显著降低。磁性大颗粒添加量对非磁性粘性颗粒的最小流化速度有较大影响，随磁性大颗粒添加量的增加，最小流化速度降低，但当磁性大颗粒添加量增大到40％后，非磁性粘性颗粒和磁性大颗粒的混合物的最小流化速度就不再降低。     

纳米TiO2在环隙流化床中流动特性的实验研究

在环隙流化(AFB)床中,应用实验测量技术研究了床层压降和床层膨胀曲线以及最小流化速度的变化规律.研究结果显示,在升速流化时,随着气速增大,床层压降和床层膨胀比也随之增大,当气速超过一定值时,纳米TiO2颗粒完全流化,压降波动和床层膨胀比趋于平稳.最小流化速度随着纳米TiO2质量的增加而增大.     

稻草及热解半焦颗粒流化特性

研究了稻草及不同温度热解半焦颗粒在内径100 mm、高1000 mm的有机玻璃流化床中的流化特性. 结果表明,稻草颗粒无法单独流化,而其热解半焦颗粒可单独流化;半焦颗粒的最小流化速度随粒径增大而增大,与床层高度无关,筛分粒径为0.45~0.9, 0.18~0.45, 0.125~0.18 mm的半焦颗粒的最小流化速度分别为0.19, 0.16, 0.14 m/s;300~550℃温度范围内稻草热解半焦颗粒的流化特性无明显区别;半焦与稻草颗粒混合流化时,稻草颗粒不大于20%(w)时床层有较好的流化质量,混合颗粒的最小流化速度都随混合颗粒中稻草含量增大而增大.     

微小流化床流化特性分析

在内径4.3, 5.5, 10.5, 15.5, 20.5和25.5 mm的6个气固微小流化床中,考察了石英砂和不同粒径的催化裂化催化剂的流化特性. 研究了流化床尺寸、颗粒及流化介质物性对微小流化床床层压降及最小流化速度的影响. 结果表明,不同颗粒及流化介质的微小流化床床层压降实验值均小于计算值. 传统的压降关联式不能直接用于微小流化床. 其最小流化速度随床径减小呈指数增大,在高径比1:1~3:1范围内,最小流化速度随料高增大近似呈线性增大,其增大速度随床径增大而变缓. 基于实验数据得出了微小流化床最小流化速度的关联式.     

燃煤飞灰低频下声波团聚的实验研究

通过实验研究了低频下燃煤飞灰的声波团聚。燃煤飞灰气溶胶在声波作用下粒径分布发生明显变化,大量细颗粒团聚产生粗颗粒,气溶胶浓度降低。在147 dB、1400 Hz时,气溶胶总浓度和PM_2.5浓度分别减少了68.4%和75.6%,达到很好的团聚效果。从扫描电镜照片中可以观察到声波团聚过程中产生了粒径大于10 μm的链状团聚体。在声波作用下,气溶胶总浓度随团聚时间呈指数衰减规律降低。实验证明了声波团聚中存在最佳频率,在此频率下团聚效果最好,偏离该值团聚效果急剧降低。另外,实验发现最佳频率随声压级的增大而轻微降低。同时,研究了声压级、停留时间和气溶胶初始浓度等参数对声波团聚的影响。     

生物质焦与煤焦及煤灰的流化特性研究

在φ 115 mm×1 000 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中,对生物质焦、煤焦、煤灰及其混合颗粒的流化特性进行了实验研究.实验结果表明,单一生物质焦颗粒不能正常流化,煤焦和煤灰颗粒可以很好地流化.当煤焦和生物质焦混合颗粒中生物质焦颗粒的质量百分比小于33%时,两者混合颗粒可以达到较好的流化状态,煤焦和生物质焦双组分混合颗粒的最小流化速度随生物质焦质量百分比的增加而减小.生物质焦和煤焦的混合体系中添加煤灰,流化质量可进一步提高,生物质焦、煤焦和煤灰三组分混合颗粒的最小流化速度随着煤灰质量百分比的增加而增大.双组分和三组分混合颗粒的最小流化速度和经验公式预测结果具有良好的一致性.     

金属铁颗粒高温流化特性

利用高温可视流化床研究了金属铁颗粒的高温流化特性和粘结失流化行为。探讨了流化气速,颗粒尺寸对粘结温度的影响。结果表明,气速越高,粒径越大,粘结失流化越难发生。不同温度下颗粒初始流化速率的测定结果表明,初始流化速率在高温下随温度升高而增大。热机械分析表明,随着温度的升高,颗粒表面粘度降低,颗粒间粘性力增大。结合粘性流理论,探讨了金属铁颗粒流化特性转变和粘结失流化的机理。     

石英砂二元混合颗粒初始流化过程的研究

在一套Φ300 mm×3000 mm的有机玻璃冷模流化床实验装置上,考察了石英砂二元混合颗粒的初始流化特性。所有二元混合颗粒均由颗粒密度相同但粒径不同的A、B、C、D四类颗粒组分两两按照一定质量分数混合而成。采用FXC-Ⅱ/32型压力巡检仪测得了不同轴向位置床层的压降曲线,得到了不同二元混合颗粒的起始流化过程特性曲线和起始流化速度。实验结果表明,两种颗粒组分平均粒径大小和差异及其组分质量分率对二元混合颗粒的起始流化特性具有显著影响。A类颗粒加入可显著改善B、C和D类颗粒的流化质量;C类颗粒加入量过大会使混合颗粒在流化过程中出现严重的沟流现象;当浮升组分(小颗粒)质量分数为0.4时,组分粒径差异较大的二元混合颗粒在流化过程中最容易发生完全分级现象;对于粒径差别较大的二元颗粒组分,床层最小流化速度随小颗粒组分的增多而下降,而对于具有较强颗粒间作用力组分的二元颗粒组分,床层最小流化速度则随小颗粒组分的增多而增大。根据实验数据对等密度BD二元混合颗粒的起始流化速度预测公式进行了修正,发现实验值与计算值吻合较好。