组合式液固分布器中预分布器结构优化

介绍了一种用于液固循环流化床换热器中的组合式固液分布器。利用体积容积法、U形管压差计和刻度尺研究了固液预分布器的结构形式在不同表观液速和液体黏度下对各管束中的固含率、下管箱静压降及床层高度的影响。采用标准差函数进一步衡量了管束间固含率的均匀程度。实验结果表明,双层挡板式预分布器在较低的下管箱静压降和床层高度下能将固体颗粒均匀地分布到各换热管束中。     

气液固循环流化床换热器中预分布器结构的优化

引言 气液固循环流化床换热器是将循环流化床与沸腾传热两项技术结合而开发出的一种新型高效传热和防、除垢设备.国内外众多学者对此设备进行了研究[1,2].然而,关于此换热系统正常运转的核心技术--颗粒分布技术的文献较少.荷兰的Klaren申请了专利[3],叶施仁等[4]设计了单层孔板式固液分布器,姜锋等[5]选取直径小于下管箱直径的多孔板作为固液分布器,但上述固液分布器的大规模工业应用未见相关报道.     

液固循环流化床换热器管束的固含率

在二维中试循环流化床中使用组合式固液分布器进行实验,考察下管箱表观液速,主分布器内径、主分布器下插深度,颗粒加入量和粒径对径向管束固含率的影响.结果表明:固含率随主分布器内径、颗粒加入量和下管箱表观液速的增加而增大,随粒径的增大而减小,随主分布器下插深度几乎没有变化;固含率不均匀度随颗粒粒径的增大而增大,随下管箱表观液速、颗粒加入量,主分布器下插深度增加而减小,但达到一定深度后,不均匀度不再随之减小,随主分布器内径几乎没有变化.在综合考虑各影响因素的基础上,提出计算固含率的经验公式,并用实验数据拟合了公式中的参数.     

液固外循环流化床换热器主压降的实验研究

以喷嘴为颗粒循环装置的液固外循环流化床换热器为研究对象,考察颗粒直径、口径比、喷嘴安装位置、颗粒初始加入量及流体黏度对主压降的影响,得出了稳定操作情况下,液固外循环流化床换热器主压降与上述因素之间的经验关联式,计算值与实验值吻合较好,为外循环流化床换热器的设计计算提供依据。     

液固循环流化床换热器中固体颗粒分布

利用CCD图像测量与数据处理系统对多管液固循环流化床换热器中的两相流动特性进行了研究。探讨了下管箱中的分布板结构对固体粒子的体积分数分布、固体粒子的速度分布,以及液固两相流压降的影响。实验结果表明:在循环流化床换热器进口段安装适当结构的多孔板分布器,即多孔板的面积小于床层截面积,且床中心处的遮挡面积大于边缘处的遮挡面积,可以有效地提高固相速度的均匀程度,在较高流速下,能较好地改善固体颗粒在管束中的不均匀分布。     

液固循环流化床换热器中液相流场分布的测量

本文利用光电转换（CCD）技术对二维液固循环流化床中流体的速度分布进行了测定。实验结果表明：流化床的进口段前的管线结构对液体在流化床中的流场的影响,液体循环流量较小时,流体在流化床进口段的速度分布基本均匀,此时在床的对称轴两侧形成两个漩涡,且近似对称,流化床中的固含率在实验范围内对流场的影响不大。     

液固流化床内固含率时空分布特性的CFD模拟

采用Brandani等考虑拟平衡状态下颗粒与流体相互作用的双流体模型,通过在商业软件CFX4.4平台上增加用户自定义子程序模拟了高0.5 m、宽0.1 m的二维液固流化床内固含率的时空分布特性。为了保证数值模拟精度、节省计算机运行时间,首先确定了适宜的网格尺度、时间步长和收敛判据。随后,考察了液固两相物性和操作条件对流化床内固含率时空分布特性的影响,模拟结果表明：增大颗粒粒径或密度会使颗粒向下加速运动,导致床层高度下降而垂直方向上任一水平面的平均固含率呈现增大的趋势;减小液体黏度或密度则会使颗粒向下加速运动,导致床层固含率增大;突然增大液速会使颗粒向上加速运动,导致床层固含率减小;升高温度的实质是使液体的黏度和密度均呈现下降的趋势,结果使颗粒向下加速运动,床层固含率增大。上述模拟结果与颗粒受力的理论分析相一致。     

液-固流化床中滤料流场及固含率分布

用PV4A测速仪和CFD数值模拟的方法对液-固流化床内滤料(固体颗粒)的流动行为进行了研究,得出了流化床内滤料的流场分布状况.试验结果表明:流化床中铜锌合金(KDF)滤料的运动速度和固含率随流化床高度的增加分别呈现出先上升后下降的趋势;而沿径向从中心至管壁则呈下降趋势.模拟结果显示的固相运动速度和体积分率的轴径向分布趋势与试验测定结果基本吻合.     

水平管内液固流化床颗粒分布

在水平管液固循环流化床的实验装置上,利用CCD图像采集与处理系统对不同操作条件下惰性固体颗粒在管中的浓度分布进行了测量。利用浓度分布不均匀度的概念,定量地描述浓度分布的不均匀程度。在此基础上,提出了颗粒浓度分布的经验计算式。     

液固提升管-流化床组合反应器中流化床径向固含率分布的实验研究

在一套新型液固提升管-流化床组合反应器中,以水-玻璃珠为液-固体系,对f500 mm′4000 mm的液固流化床反应器内不同高度颗粒固含率的径向分布进行了实验,考察了表观液速和颗粒循环速率操作条件对颗粒固含率径向分布的影响. 实验表明,液固流化床内流动区域在轴向上可以划分为分布器影响区、过渡区和均匀流化区,径向上可以划分为中心区和环隙区. 这种分布特征主要取决于分布器的结构、尺寸及其流化介质. 本工作还对液固流化床与气固喷动床的三区流动结构进行了比较.     

气-固循环流化床换热器的传热性能与压降

为强化气相换热,将流化床换热防垢节能技术和气相换热过程相结合,设计并构建了一套气-固循环流化床换热装置.以空气和玻璃珠颗粒作为工质,利用热电阻和差压传感器,系统地考察了颗粒加入量、空气流量和热通量等操作参数对于其传热性能和压降的影响.研究结果表明,玻璃珠颗粒的加入可以明显地强化气相的传热.实验范围内,最大的传热增强因子...     

水平双管程液=固循环流化床中颗粒分布和压降

为促进流化床换热防垢节能技术在水平双管程换热器中的应用,设计和构建了一套冷模透明水平双管程液-固循环流化床换热装置。以水和聚甲醛颗粒为工质,利用电荷耦合器件（CCD）图像测量和处理系统及压差传感器,考察了颗粒加入量（0.50%~1.25%）和循环流量（6~11 m³·h^-1）对颗粒分布和压降的影响。结果表明：上管程的颗粒分布更为均匀,下管程内存在“死区”,上、下管程的固含率均沿重力方向增大。上管程的颗粒分布不均匀度随循环流量的增加而波动,下管程则先迅速增大再逐渐减小。上、下管程的颗粒分布不均匀度均随颗粒加入量的增加而波动。压降比率随循环流量和颗粒加入量的增加而波动,在实验范围内的最大值为18.3%。绘制了操作参数对颗粒分布和压降影响的三维图,以确定较适宜的操作参数范围。     

循环流化床流体特性研究

在 D2 0 0 mm× 2 560 mm自制循环流化床上利用生石灰进行了流体特性研究 .实验结果表明 :固体颗粒循环速率和表观气速是影响压力分布的两个重要因素 .降低气速、提高颗粒循环速率 ,可以提高床内颗粒浓度 ,增加颗粒停留时间 .最后经无因次分析和实验数据拟合 ,分别得到了循环流化床压降和颗粒浓度沿床轴向分布经验关联式 .     

The influence of distributor structure on the solids distribution and flow development in circulating fluidized beds

The influence of distributor structure on solids distribution is studied in two riser circulating fluidized bed reactors with different distributor structures but similar diameters. Optic fibre probes were used for the measurement of local solids distribution. The axial and radial distribution of solids holdup in the riser with a multi‐tube distributor is more uniform than that with a multi‐orifice distributor. The radial profiles of particle velocity in the riser with the multi‐tube distributor are also more uniform than that with the multi‐orifice distributor. In the riser with the multi‐tube distributor, both gas and particles are distributed more uniformly across the section, so that the flow acceleration is much more uniform and faster. The flow development is much faster and the fully developed region is reached early for the riser with the multi‐tube distributor. The distributor design is an important factor for the design of circulating fluidized bed reactor.     

操作条件对双循环回路变径提升管压降的影响

针对生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺,建立了具有双循环回路的变径提升管冷模实验装置. 提升管由下部具有较小床径、较高气速的气力输送区和上部具有较大床径、较低气速的快速流化区组成,循环物料可在提升管的下部和中部分别加入,形成主、副两个循环回路. 分析了系统主、副循环回路的压力平衡关系,研究了操作条件对提升管压降的影响. 结果发现,主、副循环回路的提升管压降均随表观气速的增加而降低;增加2个循环回路中任意一个固体循环速率时,将使另一循环回路的固体循环速率降低,但总固体循环速率和2个循环回路的提升管压降均升高. 2个循环回路相互影响并保持各自的压力平衡,在固体循环速率控制阀处,只有循环管端压力大于提升管端压力才能维持系统正常操作. 增加系统藏料量、循环管直径、副循环供料床高度和直径均有利于维持循环系统的正常操作.     

Multiresolution analysis on identification and dynamics of clusters in a circulating fluidized bed

A new wavelet‐threshold criterion was developed to distinguish the cluster and the void phases from the transient solids holdup/concentration fluctuation signals when measured in a 108 mm‐i.d. × 5.75 m‐high circulating fluidized bed with FCC particles (d_p = 78 μm, ρ_p = 1,880 kg/m³). An appropriate level of approximation subsignal was systematically specified as a threshold for cluster identification, based on multiresolution analysis (MRA) of wavelet transformation. By the established threshold, the dynamic properties of clusters including the appearance time fraction of clusters F_cl, average cluster duration time τ_cl , cluster frequency f_cl, and local average solids holdup in clusters ε_sc , at different radial and axial positions were determined under the turbulent, transition and fast fluidization flow regimes. The results also describe the dynamic properties of clusters and flow patterns in the splash zone along with the dense bottom region of the circulating fluidized beds. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2009     

带有Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热管的压降研究

以饱和硫酸钙为介质,在安装Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热管上进行实验研究,考察介质流速、Kenics静态混合器扭率、颗粒体积分数及颗粒尺寸对压降的影响,并与冷态实验条件下的压降变化规律进行比较。结果表明：同等操作条件,安装Kenics静态混合器后压降比安装前提高20%～140%;压降随雷诺数的增大而增大,随Kenics静态混合器扭率的增大而减小;颗粒体积分数对压降也有影响。根据实验数据,得出了稳定操作条件下压降与上述影响因素之间的经验关联式,为带有Kenics静态混合器的水平液固两相流化床换热器的设计提供计算依据。     

循环床提升管中粗重颗粒浓度的轴向分布

在10m高提升管中对空气-沙子体系的压力梯度进行系统测试,研究了粗重颗粒平均颗粒浓度云的轴向分布及操作条件对它的影响。结果表明,粗重颗粒的^εs在相同操作条件下显著低于FCC颗粒;随操作条件的不同,沙子颗粒表现出与FCC显著不同的轴向分布形态。高气速下粗重颗粒^εs的轴向分布与FCC相似表现为单调下降或直线形关系;但在表观气速Ug降低至某一临界值后,粗重颗粒^εs的轴向分布呈现出波动形式,表明沙子颗粒在提升管中的流动是一个加速-减速-再加速直至充分发展的过程。随Ug减小或Gs增大,提升管各截面上云升高;当^εs的轴向分布为波动形式时,提升管底部截面和中部颗粒聚集截面上^εs的变化较其它截面更为显著。