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。     

窄筛分颗粒气固流态化特性数值模拟研究

为更好地指导工业生产,了解不同粒径颗粒在气固流化床中的状态以及流化床中颗粒分布情况,针对气固流化床中窄筛分颗粒流态化特性进行数值模拟研究。通过流场模拟软件分析在相同流化床中不同粒径段的颗粒(46～80、106～113、185～221μm)和不同流化床进气速度条件下所能达到的体积分数和流化床层高度以及达到这一指标所需时间,并采用欧拉-欧拉模型和SIMPLE算法计算不同气速条件下的颗粒体积分数、速度分布。结果表明,在相同气速条件下,颗粒粒径增大,导致流化床内颗粒体积分数最高点与最低点的差距变大,颗粒分布不均匀性增加,同时床层整体高度下降,床层内颗粒密度上升,颗粒体积分数下降,流化效果降低;相同颗粒粒径情况下,增加气速可降低流化床内部颗粒的体积分数,增加气体与固体颗粒的接触面积,增强流化效果,但减少了流化床内部颗粒速度矢量分布达到均匀的时间,颗粒分布不均匀性更加明显。     

细颗粒流化床的特性

在二维流化床内,进行了粗颗粒和细颗粒的流化实验,测定了气泡尺寸和气泡数。观察了细颗粒床内的湍动状态。在φ100与φ280流化床内,进行了气体两相分配实验。细颗粒流化床浓相空隙率大干初始流化床的空隙率。并对细颗粒流化床的规模放大问题进行了初步探讨。     

气固流化床中气泡流运动特征和空隙率径向分布

引言流态化技术在工业领域应用越来越广,但由于流态化行为复杂,许多内在规律还有待于进一步揭示．气固流化床中最基本的特征是颗粒聚集的乳化相与气体聚集的气泡相共存,它的复杂性就在于它的不均匀性和多态性．气固流化床中的不均匀性是由空隙率分布来描述的,然而空隙率的分布目前还未能从理论上得到定量的描述．气固流化床内的空隙率分布与气泡的运动密切相关,因此对床层空隙率的了解最终决定于对流化床气泡运动的研究．在此作者采用流体力学的方法从宏尺度和宇尺度范围来探讨气固流化床内气泡的运动规律,建立相应的多尺度、连续介质…     

宽筛分非正态分布颗粒物料的流态化特性

对宽筛分、粒度非正态分布颗粒物料的基本流态化特性进行了实验和理论研究 ,探讨了颗粒群的填充现象对临界空隙率及起始流化速度的影响 ,描述了颗粒群的离析现象在床层阻力特性曲线上的表征 ,分析了气泡运动与颗粒的轴向混合。     

原生纳米级颗粒的聚团散式流态化

在内径为 35mm的小型玻璃流化床中考察了平均原生粒径为 16nm的SiO₂ 颗粒的流化行为 .实验发现 :当操作气速远远超过原生纳米颗粒的最小流化气速时 ,这种超细颗粒可以通过自团聚实现稳定、均匀的散式流化 ,并可获得比GeldartA类颗粒更高的床层膨胀比和更宽的散式操作区 .由于原生纳米级SiO₂ 颗粒在流化时形成的团聚物具有较大的粒径和很小的密度 ,使得该气固体系的流化行为与液固体系有许多相似之处 ,该过程对于研究气固流态化的散式化具有重要意义     

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。     

基于EMMS介尺度模型的双分散鼓泡流化床的模拟

双分散气固鼓泡流化床中颗粒通常具有不同粒径或密度,导致产生颗粒偏析等现象,影响传递和反应行为。颗粒分离和混合与气泡运动密不可分,其中相间曳力起关键作用。最近Ahmad等提出了一种基于气泡结构的双分散介尺度曳力模型,能成功预测双分散鼓泡流化床的床层膨胀系数。本研究耦合该曳力模型与连续介质方法,模拟了两种不同的双分散鼓泡流化床,通过分析不同流化状态下的气泡运动、颗粒浓度比的轴向分布等参数,进一步检验模型的适用性。研究表明,当双分散颗粒处于完全流化状态时,耦合双分散介尺度曳力模型可合理预测不同颗粒的分离现象;而其处于过渡流化状态时,新曳力模型和传统模型均无法获得合理结果,此时调节固固曳力可改进模拟结果。     

基于EMMS介尺度模型的双分散鼓泡流化床的模拟

双分散气固鼓泡流化床中颗粒通常具有不同粒径或密度,导致产生颗粒偏析等现象,影响传递和反应行为。颗粒分离和混合与气泡运动密不可分,其中相间曳力起关键作用。最近Ahmad等提出了一种基于气泡结构的双分散介尺度曳力模型,能成功预测双分散鼓泡流化床的床层膨胀系数。本研究耦合该曳力模型与连续介质方法,模拟了两种不同的双分散鼓泡流化床,通过分析不同流化状态下的气泡运动、颗粒浓度比的轴向分布等参数,进一步检验模型的适用性。研究表明,当双分散颗粒处于完全流化状态时,耦合双分散介尺度曳力模型可合理预测不同颗粒的分离现象;而其处于过渡流化状态时,新曳力模型和传统模型均无法获得合理结果,此时调节固固曳力可改进模拟结果。     

离心流化床动力学模拟

在前人研究的基础上,进一步地考虑了离心流化床在初始流化后气速增大引起的床层膨胀,通过引入气速与空隙率变化函数关系建立了离心力场气固流态化的动力学模型,得出了空隙率和床层膨胀关系式,从而得出床层压降的计算公式。理论预测的针对不同转速、不同颗粒的床层压降与临界速度的关系与实验数据吻合良好,能更准确地预测实验结果。     

气固流化床内宽筛分硅粉颗粒流化特性的数值模拟

为了探索气固流化床内宽筛分硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用Eulerian气固多相流模型及SIMPLE算法,模拟了二维气固流化床内不同粒级硅粉颗粒在不同操作件下的气固流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,研究了床内气固两相的流动特性.结果表明:模拟计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为10...     

流态化法进行粉体粒度分级实验研究

流化分级是一种有效的粒度分级手段。颗粒群的悬浮速度是流化分级过程中一个重要的操作参数 ,直接影响到分级效率的高低。实验以 11个粒径范围的颗粒群为研究对象 ,在流化床中对颗粒群的悬浮速度进行了测定和研究 ,考察了平均粒径、床层空隙率等因素对颗粒群悬浮速度的影响 ,得出了颗粒群的悬浮速度与颗粒群平均粒径及床层空隙率间的关系曲线 ,为提高粉粒体流化分级的分级效率提供了实验依据     

喷动流化床流动特性数值模拟

为了捕捉喷动流化床中微观层次上的颗粒运动信息,建立了基于CFD的二维非稳态喷动流化床欧拉-欧拉两相流模型。分析了不同流化气速对喷动流化床气固流动特性的影响,即不同工况下的炉内压力降、颗粒浓度、床内空隙率分布、气体速度分布和固体颗粒速度分布。数值模拟研究结果表明:随流化气速的增大,压降和炉内平均空隙率逐渐增大,密相床层高度逐渐增加,沿着轴向方向的气体流量增大,喷动气的射流深度逐渐增加,同时射流半径也逐渐增加。     

快速流化床一维轴向稳态流动模型

本文对稳态操作的快速流化床气固两相流动进行了分析,表明颗粒在床内的加速运动对床层各项参数有显著影响。考虑了颗粒加速作用以及由于颗粒聚集使气固两相相互作用力减小的事实后,可采用一维轴向稳态流动模型获得截面平均颗粒速度、空隙率以及曳力系数等参数及其轴向分布规律。模型预测与实验直接测定结果吻合很好。     

有机硅单体合成的气固流化床的三维数值模拟

为了探索有机硅单体合成气固流化床内硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用双欧拉气固两相流模型及SIMPLE算法,模拟了三维的气固流化床内硅粉颗粒的流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,及不同床层高度的固体颗粒运动速度矢量图,不同床层高度处横截面颗粒体积分数变化。结果表明:三维模拟能直观的表现颗粒在流化床中的流化状态,为工业生产及应用提供了有效的依据。     

超细颗粒表面改性后床层塌落行为研究

在直径为56mm的磁流化床中采用小粒径SiO2颗粒对微米级淀粉颗粒进行包裹，在鼓泡流化床中考察包裹后淀粉颗粒的床层塌落行为。实验表明，包裹后淀粉颗粒的床层塌落行为不同于未包裹的淀粉颗粒和Geldart A类颗粒。包裹后淀粉颗粒间粘性力减小，床层滞气能力降低，床层塌落高度增加，揭示磁流化床包裹实验中客体颗粒SiO2存在合适添加比例．证明表面改性是改善超细颗粒流化行为的有效手段。     

气固移动流化床干燥器流化与传热特性研究

以不同粒径的分子筛颗粒与炼焦煤颗粒为原料分别在气固移动流化床干燥器内进行了双组分颗粒分级流化行为特性与气固间传热特性的实验研究。考察操作气速、颗粒直径与不同粒径配比的变化以及搅拌转速对床层阻力的影响,并对流化状态加以描述分析,研究了干燥器气固间传热特性,得出了相应的表面传热系数关联式,计算值与实验值的误差小于15％。     

空气-SRNA-4催化剂磁稳定床的流动特性

床层压降、最小流化速度、固含率及其分布和气相返混系数是气固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据.采用压降法、光电法及瞬态点源示踪技术试验研究了以SRNA-4催化剂为固相的气固磁稳定床的流动特性.试验结果表明:最小流化速度、最小流化状态下的床层空隙率与磁场强度无关;固含率的径向分布基本均匀;磁场强度的增大抑制了颗粒的运动,使得局部固含率略微增加;空塔气速的增加促进了气固磁稳定床的膨胀,使得固含率减小;粒径较小时,随磁场强度及气速的变化贝克来数(Pe)变化不大;粒径较大情况下,Pe随气速增大而减小,随着磁场强度的增大,先增大后减小.试验获得了最小流化速度、固含率和床层高度的关联式,预测值与试验值吻合良好.     

双粒度非球形颗粒的散式流化特性

用河砂的几种筛分配制成多种粒径比的双粒度颗粒,在流化床设备中以水为流化介质考察了双粒度混合非球形颗粒的流化过程。讨论了流化形式转换点的空隙率,双粒度非球形颗粒床层的空隙率、压力降、床层高度和各临界速度的计算方法,并与单粒度颗粒加以对比。     

颗粒旋转对鼓泡流化床内气固两相流动特性影响的数值模拟

运用考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散影响的颗粒动理学方法，建立鼓泡流化床气固两相Euler-Euler双流体模型，数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性。分析表明，颗粒平动温度与旋转温度之比是法向和切向颗粒弹性恢复系数和摩擦系数的函数。与不考虑颗粒旋转效应计算结果相比，考虑颗粒旋转效应后床内较容易形成气泡，颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显。并且床层平均空隙率和床层膨胀高度增加，床中心区域颗粒轴向速度提高，床内颗粒平动温度下降。考虑颗粒旋转效应后预测的颗粒轴向速度和颗粒脉动速度与文献实验结果基本吻合。考虑颗粒旋转效应后获得的气泡直径更接近于前人经验关联式。