纳米级SiO2颗粒流化床的塌落行为

在直径为 35mm的小型流化床中考察了纳米级SiO₂ 颗粒 (商品牌号R972 )的床层塌落行为 .该种经过表面改性的颗粒可以通过自团聚形成稳定、均匀的聚团散式流化 .实验证明 ,这种颗粒的床层塌落行为明显不同于普通的GeldartA类与C类颗粒 ,其塌落过程可分为恒速沉降阶段和减速压实阶段 .通过对塌落速率的分析 ,提出了聚团散式流化的床层塌落机制     

硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性

采用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO₂实现表面改性,并利用透射电镜（TEM）、粒径分析、Zeta电位、红外光谱（FTIR）等方法对改性后纳米SiO₂的表面结构和在有机介质中的分散稳定性进行分析表征。结果表明,通过硅烷偶联剂KH570表面改性后,颗粒表面覆盖了硅烷偶联剂的有机官能团,提高了SiO₂纳米颗粒在水溶液中的Zeta电位,降低了颗粒团聚程度。改性后的纳米SiO₂粉体在有机溶剂中的团聚块体尺寸明显减小,从200 nm降低到不足100 nm。     

含纳米二氧化硅粒子的丙烯酯丁酯细乳化

为了调控含纳米SiO₂的丙烯酸丁酯细乳化后液滴的粒径及粒径分布,研究了细乳化体系组成和超声分散条件对细乳化液滴粒径及粒径分布的影响.发现存在使细乳化液滴粒径及粒径分布趋于稳定的临界超声功率和超声时间;随着十二烷基硫酸钠（SDS）乳化剂浓度增加,液滴粒径减小,而十六烷浓度对液滴粒径影响较小;随着BA分散液中纳米SiO₂质量分数和BA分散液/水质量比的增加,液滴平均粒径增大,粒径分布变宽,这是由于纳米SiO₂粒子吸收了部分超声波能量,同时改变了分散相特性所致.当放置或聚合温度在65℃以下时,细乳化液或相应的聚丙烯酸丁酯/纳米SiO₂复合乳胶能稳定分散.     

聚合物中纳米粒子气泡膨胀分散方法

提出了一种聚合物中纳米粒子气泡膨胀分散方法,并应用该方法制备了环氧树脂/SiO₂纳米复合材料。该方法将纳米粒子团聚体和压缩气体一同注射到聚合物熔体（溶液）中,形成内含纳米粒子的微气泡,并利用气泡急速膨胀时引起的高速拉伸作用实现纳米粒子在聚合物中的均匀分散。在对分散机理进行分析的基础上,通过数值仿真计算对其分散能力进行了分析。对气泡膨胀分散法制备的环氧树脂/SiO₂纳米复合材料进行了透射电镜（TEM）分析和DSC分析,结果表明,样品中SiO₂粒子粒径在15～30 nm之间,其玻璃化温度比高速搅拌法制备的对比样品高18℃。     

生物质热裂解双仓式气力输送喂料装置输料特性

设计制造了一套生物质热裂解用双仓式气力输送喂料装置,研究流化气速、喷动气速、有效喷射距离（s=50mm、100mm、150mm、200mm）、输料管内径（d ₁=21mm、24mm、29mm）和生物质颗粒粒径对进料率的影响。试验结果表明,进料率随着流化流速、喷动气速、输料管内径、生物质颗粒粒径的增大而增大。在有效喷射距离为100mm时,进料率最高。固气比随着流化气或喷动气速的增加先增加后降低,在流化气和喷动气的共同作用下,随着气体流速的增加固气比一直在降低。为了描述进料率与喷动气速、流化气速、有效喷射距离、输料管内径以及生物质颗粒粒径之间的关系,采用多元线性回归分析,建立了多元线性回归模型。开展了额外试验验证模型的准确性,结果表明试验值和预测值误差在±10.2%以内,表明所建立的模型可靠,可以利用该模型预测喂料器的进料率。     

提升管中气固两相流动行为的相似特性

在15.1 m高循环流化床实验装置上对提升管内的轴向压力梯度、局部颗粒浓度和颗粒速度进行了较系统的实验测试,研究了提升管中气固两相流充分发展段在不同操作条件下流动行为的相似特性.结果表明,在(G_s /ρ_p)^1.2/U^2.0_g相近的操作条件下,上行气固两相流充分发展段的颗粒浓度、下降颗粒时均速度、絮状物颗粒浓度和出现频率在空间的分布特征基本相同.对于同一提升管内的同一气固两相流系统,只要表观气速和颗粒循环速率按(G_s /ρ_p)^1.2/U^2.0_g同步变化,不同操作条件下的上行气固两相流在充分发展段就具有相似的宏观和微观流动行为.     

磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及光催化性能研究

以化学共沉淀法制备的纳米铁氧体Fe₃O₄ 为磁载体,采用溶胶-凝胶法制备易于固液分离回收的新型磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂。采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、傅立叶红外变换光谱和紫外可见漫反射光谱等对催化剂进行表征。以酸性大红3R为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究。结果表明,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂样品混晶中,锐钛矿相TiO₂ 占90%以上,制备的催化剂样品为层状结构,平均颗粒粒径约为(50~80) nm,呈现顺磁性,在外加磁场的作用下,催化剂可与液相迅速分离。同时,磁性纳米TiO₂/SiO₂/Fe₃O₄ 光催化剂具有较强的光催化活性,在光催化剂用量0.5 g·L^-1 、溶液初始浓度100 mg·L^-1 和光催化反应120 min条件下,酸性大红3R降解率达95%。     

PBT /纳米SiO2非等温结晶动力学研究

熔融制备了PBT/纳米SiO₂复合材料,用DSC分别研究了SiO₂在低含量(0.3%质量分数)和高含量(3%)时的非等温结晶行为;并分析了PBT/纳米SiO₂复合材料的结晶动力学。结果表明,纳米SiO₂对PBT有异相成核作用,加入纳米SiO₂后,显著提高了PBT结晶温度,加快了其结晶速率。结晶动力学表明,莫志深法很好的吻合了PBT/纳米SiO₂复合材料体系,而Ozawa方法并不太适合。通过结晶活化能的计算,表明在低含量(0.3%)时有更好的结晶能力。     

C类颗粒添加纳米细粉后的流态化行为研究

为了研究纳米添加剂对细粉颗粒流化行为的影响,实验选用全床压降、最小流化速度、床层膨胀率、床层塌落曲线等表征细粉颗粒的流化特征。在直径为5.08 cm的小型流化床中研究了纳米添加剂SiO_2 (商品牌号R972)对细玻璃珠颗粒(Geldart A和C类颗粒)流化行为的影响。结果表明加入纳米添加剂后,C类颗粒的流动性得到明显的改善。与GeldartA类颗粒相比,经过表面改性的C类颗粒全床和浓相膨胀率更高,意味着更好的气固接触模式;在相同表观气速下,C类颗粒的流化更均匀,散式化程度更高。以上的发现对于C类颗粒的工业应用具有重要意义。     

PP/PP-g-NH2/纳米SiO2复合材料的非等温结晶

采用示差扫描量热法（DSC）研究了聚丙烯/氨基化聚丙烯/纳米二氧化硅（PP/PP-g-NH₂/SiO₂）复合材料的非等温结晶行为。利用Caze法对结晶动力学进行了分析,Avrami指数n表明纳米SiO₂和PP-g-NH₂的加入改变了PP的结晶成核和生长机理;运用Dobreva法研究了纳米粒子的成核活性,结果表明纳米SiO₂成核活性差,增容剂PP-g-NH₂明显增强其成核活性;采用Friedman法分析了复合材料的结晶有效能垒,研究表明加入纳米SiO₂使PP的结晶有效能垒降低,添加PP-g-NH₂则进一步降低复合体系的结晶有效能垒;当纳米粒子含量为3%时,添加5% PP-g-NH₂能有效提高纳米粒子成核活性,降低复合材料结晶有效能垒。     

大颗粒流态化特性的实验研究

通过对大颗粒流化曲线及床层高度的测试对大颗粒流化床的流化过程进行了研究。结果显示,大颗粒的流态化过程是一个渐进的过程,整个流化过程可以分为:床层高度恒定、颗粒位置调整、表面颗粒运动、节涌波动和完全流化5个阶段。由于颗粒自身特性的影响,导致大颗粒流化过程中的各个特征速度(如起始鼓泡流化速度和完全流化速度)产生了有别于小颗粒流化床的特性。     

气-固微型流化床压降特性及最小流化速度的实验研究

在内径3~20 mm的4个气?固微型流化床中,分别考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,同时研究了床几何结构、操作条件、物相性质等各因素对其最小流化速度的影响。结果表明,气?固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关,不同的流动状态下两种类型颗粒的流动特性存在显著地差异。在固定床阶段,与B类颗粒相比,A类颗粒与壁面间的相互作用更强,导致实验压降值偏离计算值更大;在流化床阶段,较大颗粒粒径和密度的B类颗粒在床层内表现出了更高的气泡聚并和破裂程度,加剧了颗粒间的碰撞,增加了能量损失,从而形成了较高的实验压降。气?固微型流化床的最小流化速度除了与操作条件和物相性质有关外,床内径与静态床层高度对其也会产生显著影响。随着床径减小及静态床高增加,最小流化速度逐渐增加。综合考察各影响的因素,提出了适用于实验考察范围内预测微型流化床最小流化速度的经验关联式。     

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。     

Experimental investigation of particle contact time at the wall of gas fluidized beds

The contact time of particles at the walls of gas fluidized beds has been studied using a radioactive particle tracking technique to monitor the position of a radioactive tracer. The solids used were sand or FCC particles fluidized by air at room temperature and atmospheric pressure at various superficial velocities, covering both bubbling and turbulent regimes of fluidization. Based on the analysis of tracer positions, the motion of individual particles near the walls of the fluidized bed was studied. The contact time, contact distance and contact frequency of the particles at the wall were evaluated from these experimental data. It was found that in a bed of sand particles, the mean wall contact time of the fluidized bed of sand particles decreases by increasing the gas velocity in the bubbling and increases in the turbulent fluidization. In other words, the particle-wall contact time is minimum at the onset of turbulent fluidization in the bed of sand particles. However, the mean wall contact time is almost constant in both regimes of fluidization in the bed of FCC particles. All the existing models in the literature predict a decreasing contact time when the gas velocity in the bed is increased. It was also shown that the contact distance increases monotonously by increasing the gas velocity in the bed of sand particles, while it is almost constant for the bed of FCC particles. Contact frequency has a trend similar to that of the contact time for both sand and FCC particles.     

振动流化床中双组分颗粒流化特性的研究

本文研究了内径为１４８ｍｍ振动圆柱床中等密度和不等密度的双组分颗粒流化特性,考察了不同振动强度对双组分颗粒的床层空隙率、最小流化速度及相图的影响,给出了床层空隙率和最小流化速度的计算式,此计算值与实验值基本相符,且对振动流化床的实际操作和工程设计起到一定的指导作用。     

流化床在甲烷临氧CO2重整反应中的作用研究

在流化床反应器中进行甲烷临氧CO₂重整制合成气反应。通过计算分析了催化剂颗粒在床层内的流化特性。对比实验表明,流化床反应器在催化剂活性、稳定性、自热过程以及催化剂积炭等方面均体现出比固定床反应器的优越性。在流化床反应器中进行的甲烷自热重整反应,甲烷的转化率接近热力学平衡值,床层温度梯度小于10 ℃, 反应20 h后,催化剂表面无积炭。     

磷矿颗粒流态化特性的实验研究

在高1 m、内径42mm的流化床中,对粒径54-600 μm、密度2 252-2 665 kg/m3的磷矿颗粒的流态化特性进行实验研究.实验结果表明:磷矿颗粒粒径和密度对磷矿颗粒流态化行为有较大影响,床层膨胀比随着磷矿颗粒粒径的增大而逐渐减小.当磷矿颗粒属于Geldart B类颗粒时,流化较好;而当颗粒平均粒径为82 ...     

单组分颗粒振动流化床的流体力学研究（2）──床层膨胀和起始流化速度

本文在振动流化床中研究床层膨胀和颗粒的起始流化速度,分别研究颗粒物性、振动特性（频率、振幅）和静止床层高度对它们的影响,根据不同的振动条件下Ｇｅｌｄａｒｔ’Ａ、Ｂ、Ｄ类１３种物料起始流化速度的实验结果,关联了实验条件下起始流化速度的计算式,此计算式对振动流化床的设计具有指导意义。     

Computational Fluid Dynamics Study of Heat Transfer in Turbulent Fluidized Beds

The fluidization and heat transfer behaviors of a turbulent fluidized bed were investigated using computational fluid dynamics (CFD). The effects of inlet superficial velocity on heat transfer behaviors in a turbulent fluidized bed were analyzed and compared with those operated in other fluidization regimes. The effects of using particles belonging to different Geldart groups in a turbulent fluidized bed on fluidization and heat transfer behaviors were evaluated. For both fluidization regimes investigated, the solids temperature distribution during the heat transfer process became less uniform when the particle size was reduced.     

基于图像法喷动床内空隙率研究

利用图像二值化方法处理图片,并采用Matlab编程实现空隙率的测量,从微观层次分析空隙率对喷动流化床内流动状态的影响。研究了颗粒粒径、喷口数量和表观气速对空隙率分布的影响。结果表明,增大表观气速使床层底部的稀相区增大,床层膨胀高度增加,空隙率也随之增加。增大颗粒粒径会增大最小临界流化速率,所以在其达到流化状态后流化床内颗粒粒径增大,床内喷动区空隙率减小比较明显。在相同条件下,与单喷口相比双喷口在床层底部附近存在合并射流,同时颗粒能到达的高度显著增加,底部两侧停滞区面积减小。结合对空隙率的分析,提出一种新的表征流化床内流化状态的参数(流化指数),可以直观地表示流化床内颗粒的流化状态。