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(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(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．     

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．     

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     

喷嘴射流在气固提升管内的扩散和混合行为

为获得不同形式射流在提升管内的扩散特征和气固混合行为，利用气体示踪技术，在大型提升管冷模实验装置中考察向上和向下倾斜两种射流的影响。通过引入射流特征浓度获得射流相在提升管内的分布特征，通过计算停留时间方差获得提升管内射流的局部停留时间分布特征，根据停留时间方差与操作条件及轴向高度的拟合结果计算射流影响区高度。结果表明，斜向下的射流进入提升管后沿径向分布更均匀，且可使混合流体在较短的距离内实现由近似“全混流”到近似“平推流”的过渡，与斜向上的射流相比，向下倾斜的射流可缩短射流混合区高度约50%。     

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．     

液-固流化床中颗粒分级和混合的研究

本文从分析固体颗粒在液一固流化床中受力运动出发,提出了颗粒分级速度的解析表达式,从而建立起混合颗粒分级床中颗粒浓度分布的数学模型。在φ70mm的圆筒形流化床中以水作为流化介质,测定了双组分混合颗粒的轴向浓度分布,由此确定了团体颗粒的轴向扩散系数。在此基础上,依据因次分析法和实验数据推导出扩散系数与诸影响因素间的准数关联式。研究表明:床层在空隙度为0.75～0.85的范围内混合最好,混合颗粒中细颗粒的扩散能力比粗颗粒的扩散能力大,散式床的分级效果比聚式床好。     

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。     

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。     

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。     

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…     

不同入口结构下行床内气固流动及混合行为的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学和离散单元模型（CFD-DEM）耦合一种简单的气固催化反应模型对具有不同入口结构的二维下行床内的气粒流动和混合行为进行全床数值模拟。模拟得到了不同入口结构下行床内的多尺度气固运动状态、全床的固含、速度及反应生成物浓度分布，以及气体和颗粒在下行床内的停留时间分布，发现入口结构对反应器内的流动、混合和气固接触效率起着关键性的作用，入口气体和颗粒的不均匀分布将导致下行床内气体停留时间的宽分布以及气固接触效果的恶劣。     

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。     

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。     

脉冲筛板萃取柱中连续相的轴向混合

通过示踪剂实验方法对38mm脉冲筛板萃取柱中连续相的轴向混合进行了研究。分别采用亚甲基蓝溶液和氯化钾溶液为示踪剂。实验过程中,首先采用"扰动-响应"技术实测了示踪剂的停留时间分布(RTD)曲线,然后依照轴向扩散模型(ADM)应用最小二乘法拟合求出连续相的轴向混合系数Ec,并分析了连续相表观流速、分散相表观流速、脉冲强度对于Ec的影响。实验结果表明,示踪剂浓度、径向取样位置和轴向取样位置对轴向混合系数Ec值的影响可以忽略,轴向混合系数Ec随着脉冲强度和两相表观流速的增加而增大。最后在本实验参数范围内,拟合出了连续相的轴向混合系数随操作参数变化的经验关系式,与实验结果对比,相对偏差在±20%以内。     

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．     

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅱ)理论分析

针对提升管进料混合段这一复杂的混合流场建立了轴向颗粒返混模型 ,用以计算颗粒相返混比、轴向速度以及混合相密度等 ,从而将颗粒相的流动描述成单一参数控制的行为 .并根据多相流动的扩散模型和冷态实验的结果给出了射流相浓度在截面上分布规律的计算方法 ,指出该浓度分布主要与射流气速和预提升表观线速的速度比有关 ,而其他操作参数的影响都是次要的 .     

方截面循环悬浮床内构件对气固混合行为的影响

在冷态的方截面烟气脱硫循环悬浮床实验装置中,研究了上升床中部内构件不同安装方式对床内气固两相流动结构的影响和气固混合行为的表现。通过实验得到了内构件在几种安装方式的床内轴向颗粒浓度分布和径向上颗粒浓度分布,发现内构件增强了颗粒内循环。大小构件组合并上下交叉安装的方式对提高床密度,改善轴向和径向浓度均匀性发挥了较好作用。这对提高气固混和效率非常关键。     

液体分布器类型及催化剂布局对结构化多相反应器内液相混合特性影响的实验研究

以空气和水为体系,采用示踪-响应实验方法,通过电导探针获得浓度-时间曲线,系统考察了在胞密度为400 cpsi的催化剂床层下,以喷嘴分布器和玻璃珠静态分布器为液体分布器的整体式和分段式结构化多相反应器的液相平均停留时间和轴向扩散程度。结果表明,对以喷嘴和玻璃珠静态分布器为液体分布器的整体式和分段式结构化多相反应器,液相平均停留时间基本上都随表观气、液速的增大而减小,但对分段式结构化多相反应器,在较大的表观气速下,平均停留时间随表观气速的变化有趋于一致的趋势。表观液速对平均停留时间的影响更大。以喷嘴为液体分布器的结构化多相反应器内的轴向扩散程度比以玻璃珠静态分布器为液体分布器的结构化多相反应器内的轴向扩散程度要小。为更好地减小轴向扩散,可在结构化多相反应器内设置多重分布段。