液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究

设计了两种用于液固循环流化床换热器中的颗粒分布板,利用CCD图形采集与处理系统对液固循环流化床中的两相流动特性进行了研究.讨论了有无分布板、分布板开孔率、安装高度及操作条件对颗粒分布的影响.实验结果表明:在换热器下管箱安装颗粒分布板,当循环流速较高时,能有效的改善固体颗粒在床层中的不均匀分布;分布板的开孔率越小,固体颗粒径向分布的不均匀度越小,但床层颗粒浓度也变小;随着循环液速的增加,粒径的减小以及颗粒加入量的增加都会减小颗粒径向分布的不均匀度.     

浓相高密度分选流化床气体分布参数的研究

描述了气固浓相高密度分选流化床的特性，分析了影响床层密度均匀稳定性的主要参数，研究了气体分布器的主要参数(阻降、开孔率、孔的分布等)对形成浓相高密度分选流化床的影响，提出了压降准数CP判别法，并以此判别分选流化床的流化质量及分选性能．结果表明，气体分布器阻降越大，流化性能就越好．当气体分布器阻降大于等于其临界值时，可以形成密度均匀稳定的分选流化床。气体分布器开孔率相同，孔径越小，床层密度的均匀稳定性及分选性能越好，而孔径相同，开孔率越大，床层密度的均匀稳定性及分选性能也越好。     

三相分布板对外循环流化床压降影响的实验研究

在气液固外循环流化床换热器的下管箱安装了不同型式的三相分布板,考察了分布板开孔率、安装高度,操作参数等对全床压降的影响.研究表明,分布板的开孔率、安装高度、液体流量、固体体积分率和颗粒粒度分布等对全床压降有较大影响;得到了在稳定操作情况下,使得全床压降较小且固体颗粒和气泡在管束中分布效果较好的设计参数,以指导工程实际应用.     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

振动流化床中流体力学的研究

在振动流化床冷模试验装置上,以陶瓷球、柠檬酸、尼龙1010、聚氧化乙烯等为试料,研究了一定振幅和较低开孔率下振动频率、床层高度、气速等参数对振动流化床床层压力降的影响,得出了振动使床层最小流化压力降降低的程度。还考察了振动对难以流化物料的流化性能的影响。     

振动流化床造粒特性的实验研究

实验在尿素颗粒和油菜籽颗粒晶种上喷涂尿素熔融液或尿素溶液，使晶种以层式生长机理选造粒。着重讨论了初始粒径，晶种种类，料液流率，流化气速，振动强度以及喷嘴高度等参数对颗粒成长的影响。实验结果表明：在流化气速U＝1．86Umf时油菜籽晶种的生长率明显大于尿素晶种；增大料液流率和晶种初始粒径，减小流化气速、振动强度以及减低喷嘴高度都有利于颗粒长大；当U＝(1．5—2)Umf时，料液流率存在—个极值(W＜8．5kg/h)；振动的引入使操作气速降低20％。     

高长径比气升式环流反应器的流体动力学模型

在高长径比(H/D=22.2)气升式环流反应器中,依据能量平衡原理及漂流通量模型,考虑到导流筒中由于固体颗粒的加入而引起的液固两相间的能量损失,提出液固能量损失系数Cf,并给出Cf的测量方法,建立上升区循环液速的预测模型.以空气-水-石英砂为物系,研究气含率、固含率、循环液速随表观气速的变化规律,将循环液速的预测值与实验值进行比较.结果表明:表观气速在1.32~4.45 cm/s范围内时,气含率随表观气速的增大而增大;固含率与表观气速的关系不大,固体颗粒含量越多固含率越大;循环液速随表观气速的增加而增大,随着固体含量的增加而减小,并随粒径的增大而减小.     

载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质特性研究

通过清水实验考察了载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质性能.结果表明,在固相含率为2%～8%、液流量为0～16L/h时,反应器达到循环流态化需要的临界气速为6.2～7.7 m/h;投加载体后,气相含率和氧传质系数随着气速的增加而增大,随着固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为7.5～30.1 m/h时,反应器的气相含率介于0.65%～3.5%之间,氧传质系数在8.32～28.0 h~(-1)之间变化;循环时间和混合时间都随着气速及固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为3.8～22.6 m/h时,循环时间为2.9-34 s,混合时间为10.2～41.9s.     

气固磁稳定流化床屈服应力的实验研究

气固磁稳定流化床是分选6～1mm细粒煤的有效手段,屈服应力对气固磁稳定流化床的稳定性和被分选颗粒的运动具有重要影响.采用拉板法,以0.074～0.045mm磁铁矿粉为加重质,对床层的屈服应力进行了研究.结果表明,磁稳定流化床的屈服应力是磁场强度、床层深度和表观气速的函数,分别随磁场强度及床层深度的增加而增大,随流化气速的增大而减小,磁场强度对屈服应力的影响最大,床层深度次之,表观气速影响最小.构建了3个因素对屈服应力的单因素作用模型及综合作用模型,为气固磁稳定流化床分选6～1mm细粒煤提供了理论基础.     

气-固环隙流化床纳米TiO_2聚团的流化特性

在高640 mm,内外径分别为140 mm和180 mm的环隙流化床反应器内,选用平均粒径为20～30 nm的TiO2催化剂P25进行冷态流化实验。运用预测颗粒粒径模型,应用计算流体力学软件FLUENT 6.2对流化床内床层局部固含率和压降进行了模拟计算。模拟结果显示:气体进入分布板之后呈螺旋状上升;环隙流化床内径向局部固含率分布呈现W形状,而且局部固含率随着床层高度的增高而增大。模拟结果与实验数据基本一致,说明纳米TiO2催化剂颗粒在环隙流化床中以微米级的聚团形式流化。     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

内循环流化床颗粒循环速率实验研究

采用热颗粒示踪和信号相关法对气固内循环流化床的颗粒循环速率进行实验研究.考察操作气速、提升管下部孔径和提升管高度对于颗粒循环速率的影响.结果表明：在所考察的实验条件下,颗粒循环速率在15～70,kg/（m2.s）之间变化.操作气速增大时,颗粒流化程度增强,颗粒循环速率增加;提升管下部开孔数目不变而孔径增加时,颗粒循环阻力减小,颗粒循环速率明显增加;提升管高度由235,mm增加到295,mm时,颗粒循环速率呈现先升后降趋势,在提升管高度为265,mm时存在极大值.     

开孔率对纵向波纹隔热屏性能影响

对加力燃烧室纵向波纹隔热屏进行了三维流/热/固耦合数值模拟,研究了隔热屏开孔率对隔热屏流阻与换热特性的影响规律,得到了次流通道流阻系数、隔热屏热侧壁面气膜冷却效果与对流换热系数以及单位面积冷气用量随开孔率的变化规律.     

非等密度颗粒气固流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学与离散单元法相耦合的CFD-DEM方法对两种表观气速下三维非等密度颗粒流化床内的气固运动进行了数值模拟研究,对比了两种气速下流化床内颗粒的分层和混合现象,发现在非等密度颗粒流化床内,有不同程度的颗粒分层现象存在。当表观气速较低,处于最小密度颗粒的临界流化速度和最大密度颗粒的临界流化速度之间时,颗粒体系出现了较为明显的分层现象,整体上为重颗粒在下、轻颗粒在上的分层结构;当表观气速较高,大于最大密度颗粒的临界流化速度时,分层现象不再明显。采用Lacey混合指数分析了流化床内颗粒之间的混合状况,发现颗粒密度差越小,混合指数越大,越难分离;颗粒密度差越大,则混合指数越小,分离越完全.     

粉体水平管道分层流动速度分布的PDA研究

研究了气固两相分层流动在水平管道中的速度分布规律 ,进一步认识分层流动的两相作用机理 ,掌握分层流动的规律 .在一个采用流化罐给粉的气力输送试验台上 ,以平均粒径 35 .6 μm的玻璃微珠为试验物料 ,应用二维PDA系统 ,对水平方管内气固两相分层流动的速度分布进行了测量 ,并对试验数据进行了分析 .研究表明 ,在输送质量比不高于 2 0kg·kg-1(固 /气 )的输送条件下 ,PDA测量是可行的 ,分层流动的两相流场表现为湍流的特性 .随着输送浓度的提高 ,颗粒相对输送过程的影响越来越显著 ,脉动行为更加强烈 .     

喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学-离散单元法（CFD-DEM）模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述. 通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响. 结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速. 颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性. 在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合.     

基于静电测量的聚乙烯气固流化床结片检测

以聚乙烯气固流化床内无结片正常流化状况为参照,对发生黏壁结片、黏分布板非对称结片和黏分布板对称结片等3种典型结片时不同径向和轴向位置的静电流(EC)进行了测量,发现静电流对结片的灵敏度较高,并据此提出了一种基于静电流的新型结片检测方法,可通过静电流信号平均值(MV)和标准偏差(STD)的改变判断结片的位置.研究发现,在正常流化状况下,床内流化状况均匀,静电流径向对称性良好.而黏壁结片和黏分布板非对称结片的发生均在一定区域内破坏了流化状况的均匀性,前者主要影响结片下方区域的流化状态,后者则对距离分布板较近的两个测点影响较大,两者均造成有结片侧和无结片侧静电流大小和波动程度的差异增大.黏分布板对称结片对流化床中流动状况的对称性几乎没有影响,但与无结片时的实验结果相比,相同高度、相同气速下的平均电流和标准偏差均增大.     

声场对气固流化床气泡动力学特性的影响

本文在内径为120 mm的半圆柱形有机玻璃流化床中,以平均粒径55 μm的玻璃珠作为实验物料,利用自主开发的光纤探针测定了不同流化气速下的局部气含率、气泡尺寸、频率和上升速度等动力学行为,并在此基础上引入声场,考察了声波对气固流化床气泡动力学特性的影响。结果表明：声波对气泡行为和床层流体力学特性的影响与流化气速相关。声波频率一定时,声压级增大,低流化气速下的气泡分率、气泡频率、气泡平均上升速度和平均弦长减小;而高流化气速下,气泡分率和气泡频率随声压级的增加而增大,气泡平均弦长和平均上升速度随着声压级的增大而减小。声压级一定时,低流化气速下,气泡分率、气泡频率、气泡平均上升速度和平均弦长随声波频率的增加,先减小后增大,在80 Hz左右时达到最小值。而在较高流化气速下,随频率增加,气泡分率和气泡频率先增大后减小,在80 Hz左右时达到最大值;气泡平均上升速度和平均弦长则先减小后增大,在80 Hz左右时达到最小值。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.