变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响.实验结果表明:在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀.结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考.     

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.     

液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在液固循环流化床(LSCFB)内,分别以水、玻璃珠为液相和固相,应用2种不同结构的分布器,在室温常压下,考察了分布器结构对预分布器区及换热管内流体动力学的影响。利用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,选用欧拉模型(Eulerian),系统研究了不同分布器结构和不同表观液速对换热器的预分布器区固体颗粒和局部液体速度径向分布的影响。模拟结果表明:应用变孔径预分布器与均匀孔径预分布器相比,变孔径预分布器能更好地改善固体颗粒和局部液体径向速度分布的均匀性;在低表观液速下,固含率径向分布的计算值与实验值吻合良好,误差随表观液速增大而增大。     

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.     

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.     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

化工多相流图像分析系统及其在液-固循环流化床研究中的应用

开发了一套用于多相流流场测试的化工多相流分析系统，该系统应用简便，功能强大，并已成功用于竖直管内液—固循环流化床中固体颗粒运动特性的研究。试验结果表明：1)该系统能直观显示被测流场的运动状态，满足一定流场的测量要求；2)颗粒在管内的浓度分布是不均匀的，随颗粒的体积分率和流型的变化而变化；3)所得的试验结果能够解释液—固流化床换热器的强化传热和防除垢机理。     

汽液固三相蒸发管内壁面磨损的数值模拟研究

应用STAR-CC莫拟软件和基于VOF模型基础上的Lagrange多相流模型,在流体入口速度为0.5～1.5m/s,系统固体颗粒体积分率为1%～8%的条件下,研究了汽液固三相循环流化床蒸发管内壁面处磨损率的轴向分布以及其随流体入口速度、固体颗粒体积含量和温度等操作参数的变化规律.结果表明:沿蒸发管轴向方向上,壁面处磨损...     

偏置出口循环流化床内颗粒体积分数分布的测试

为了研究不同床体布置结构对循环流化床内气固流动特性的影响,在截面为0.35 m ×0.48 m、高4.9 m的循环流化床实验台上,以平均粒径为366.2 μm的玻璃珠为床料,采用PC6D反射式光纤探针对不同轴向高度截面上不同径向位置处的局部颗粒体积分数分布进行实验测量.采用数值插值和时序分析的方法对测量结果进行分析后发现：床内结构的布置对炉内气固两相流动的影响明显,底部炉膛单侧渐扩结造成颗粒体积分数的径向分布不均,后墙侧颗粒体积分数明显高于前墙侧;受炉膛矩形截面的影响,炉膛截面长边处的颗粒体积分数明显低于短边处的颗粒体积分数;稀相区偏置炉膛出口的布置破坏了炉内气固流动的环核结构,在炉膛左墙和后墙侧形成了颗粒的局部高体积分数分布.利用时序分析的方法对颗粒体积分数瞬时信号进行分析.结果表明,在该工况条件下炉膛底部的气固流动在微观结构上为不稳定的两相结构,在过渡段环核结构的交界位置气固作用最剧烈,颗粒体积分数波动较大.     

流化床射流区域颗粒浓度分布的实验研究

为了掌握操作条件对流化床射流区域颗粒浓度分布的影响,应用光纤颗粒浓度测量系统,对直径为1 m的半圆射流流化床射流区域颗粒浓度分布进行了考察,以聚苯乙烯颗粒为物料研究了不同操作状况(环管气速,射流气速和分布板气速)对流化床射流区域时均颗粒浓度分布的影响,分析了不同操作工况下颗粒浓度分布变化的规律.结果表明:在3种气速共同作用下射流区域颗粒浓度在径向上逐渐增大,在轴向上随着气泡的逐渐增大到崩塌其颗粒时均浓度逐渐降低.由于射流气速增加导致射流深度增加,继而固体颗粒的循环速率增大,射流区颗粒的体积浓度随射流气速的增加先降低后增大.随着分布板气速的增加射流区域时均颗粒浓度增大,环管气速增加其射流区颗粒浓度逐渐降低.     

颗粒的双极带电与气固流化床中的静电分布

对颗粒的双极带电现象和气固流化床中的静电分布进行了理论分析和实验研究．推导出了小颗粒上电荷量的计算公式,指出大小颗粒的带电极性由颗粒表面上的电荷载流子类型决定,若绝缘颗粒表面上的电荷载流子为电子或阴离子,则大颗粒带正电,小颗粒带负电;反之大颗粒带负电,小颗粒带正电．在150 mm的有机玻璃流化床冷模装置中,以干燥氮气为流化气体,对LLDPE、HDPE、PP1、PP2和PVC等5种聚合物粉料系统,测量了不同气速下流化床中不同床高处的静电压值．结果发现床内的静电场为非均匀电场,静电压沿床层轴向呈“Z”型或“S”型分布,且在床层稀密相分界面附近会发生极性的改变,实验验证了颗粒的双极带电理论．     

循环流化床提升管内稠密固液湍流的流体动力学模拟

为揭示循环流化床内稠密固液两相流动特性,对反应器内稠密固液湍流进行了流体动力学模拟.在考虑颗粒碰撞的欧拉-欧拉双流体模型的基础上,通过研究相间拖拽力模型和颗粒碰撞恢复系数的影响,建立了描述循环流化床内稠密固液湍流的流体动力学模型,并利用模型预测了反应器提升管中高浓度颗粒速度、体积分数分布和湍流特性.预测结果与实验结果符合很好,表明理论模型和求解方法有效.     

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。     

双流道泵内部固相颗粒分布对泵性能的影响

基于Mixture模型,对一双流道泵内的固液两相流动进行了数值模拟,对不同颗粒直径和不同颗粒体积浓度工况下双流道泵内的固相颗粒体积浓度分布进行了研究.结果表明:在小粒径工况下,颗粒在叶轮流道内分布比较均匀,随着粒径的增大,颗粒逐渐聚集于叶轮进口和流道弯曲的部位,且粒径越大该处的颗粒浓度越大,固相离析作用明显;流道背面颗粒分布不均匀,其后盖板侧的颗粒浓度高于前盖板处,随着固相体积分数的增大,后盖板处聚集的颗粒也随之增多;随着粒径和颗粒体积浓度的增加泵的扬程和效率都降低.通过模拟发现,颗粒在泵内的分布受粒径的变化影响较大.     

预热器提升管内粉料径向浓度的试验研究

采用光纤浓度探头针对6个不同高度的预热器提升换热管截面,做了粉料径向相对浓度分布的试验研究.结果表明:换热管中物料运动的加速段,物料同气流间存在较大的相对运动速度,且湍流强度大,物料浓度涨落最显著.换热管中物料运动的匀速段,流场充分发展,物料浓度分布的特点是中心低而边壁高的不均匀分布.换热管中心区的颗粒浓度较低,浓度分布曲线较平坦,由中心向边壁靠近,物料浓度单调递增,且近壁处分布曲线变陡.从换热管底部向上,边壁区的物料浓度随轴向位置变化明显而中心区的物料浓度变化较小,物料沿径向浓度分布的不均匀程度减小.增大系统的固气比,换热管内的物料总平均浓度增大,同时径向不均匀性增大,物料下冲高度增大.物料的径向相对浓度大小和下料方式有很大关系.颗粒在换热管中的运动并不只是单一的向上运动,同时还伴有横向的迁移运动.     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

密相液固两相湍流中颗粒浓度分布的研究

分析了密相液固两相湍流中影响颗粒浓度分布的因素,在颗粒浓度控制方程中,计入了由于颗粒相湍流强度分布的不均匀而引起的颗粒浓度湍流对流输运项,从而避免了原方程不能预测颗粒浓度可以逆梯度湍流输运的局限性。由竖直上升管中密相液固两相湍流流动的数值计算表明,本文模型所预测的颗粒浓度分布与实际情况符合较好。     

光导纤维测量流化床内颗粒的运动特性

具有Ｖ型布风装置的内循环流化床可使固体颗粒在床内形成强烈的循环运动．本文在对Ｖ型流化床内颗粒运动特性的测试技术进行研究的基础上，采用光导纤维测试技术测得了床内的颗粒速度分布及混合动量．     

粗重颗粒在循环床提升管内的局部颗粒浓度分布

为研究颗粒物性对循环床提升管中气固动力学行为的影响 ,以空气 -沙子为气 -固体系 ,采用光纤探头测试了Φ 10 0mm× 10m循环床提升管中的局部颗粒浓度 ,并与FCC颗粒进行了对比。结果表明 ,粗重颗粒 (沙子 )无因次浓度的径向分布及其沿轴向的发展与细颗粒 (FCC)有明显的不同 ,重颗粒无因次浓度的径向分布沿轴向没有明确的相似性 ,环核流动结构也发生变化 ,其环区缩小 ,核心区扩展到边壁处附近。采用间歇指数 (IntermittencyIn dex)对提升管内气 -固混合程度进行的定量描述表明 ,随着床层高度的增加 ,间歇指数逐渐减小 ,径向分布更加均匀 ;在相同Gs1.2 /Gg2 .0 条件下 ,确定截面上间歇指数的径向分布基本一致。     

单沉浸管流化床内离散颗粒数值模拟

基于FLUENT软件信息传递模式的多点接口(MPI)并行计算平台,在二次开发框架内通过用户自定义函数(UDFs)文件发展计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合并行算法.该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能.采用该算法数值模拟了单沉浸管流化床内的颗粒混合过程,揭示了气固两相的运动特性和颗粒混合机制,考察了沉浸管的磨损特性.结果表明:沉浸管引起床内气泡的聚并和破碎,气泡主要绕沉浸管而非沿两侧壁向上移动,随着表观气速的增加,气相流场沿径向的分布更加均匀;颗粒宏观流动结构与分布呈现出明显的径向非均匀特性;沉浸管的存在和表观气速的增加均有助于颗粒混合,使颗粒达到完全混合的时间减少;颗粒撞击管壁的频次和冲刷速度是造成沉浸管磨损的主要原因.