提升管内稀相中颗粒的运动行为

引　言很多研究已经发现[1～ 3] 提升管中存在稀相与密相颗粒团共存的微观两相 ,但以往的研究者多从固含率的角度分析提升管中的两相结构 ,而对于微观两相的运动行为尚缺乏足够的认识 .余皓[4 ] 及刘会娥[5] 的研究发现 ,提升管颗粒速度瞬时信号的概率密度分布呈现双峰形式 ,双     

提升管内密相颗粒团的运动行为

引　言对提升管中的微观流动结构及气固微观流动行为的研究将有助于对提升管反应器特性的认识 ,并可为新型、高效流化床反应器的设计提供思路 .提升管反应器中颗粒存在严重的聚集现象 ,研究者发现[1～ 4 ] ,提升管中局部位置上固含率概率密度分布呈现双峰形式 ,双峰分别对应于低固含的稀相与颗粒密集的颗粒团 ,提升管中的微观相结构为稀相与密相颗粒团共存 .文献 [5 ]中对稀相中的颗粒的运动行为进行了定量的、详细的研究 ,作者通过对颗粒速度瞬时信号的分析 ,获得了颗粒速度概率密度分布 .提升管局部位置上颗粒速度的概率密度分布也呈现双…     

提升管环形截面内气固传热特性的研究

在一套催化剂循环流化装置中,通过一特殊设计的热电偶微调器,测量了提升管中内构件径向位置流体温度分布,并对其进行了研究。实验结果表明,内构件的加入可以在一定程度上提高气固流体的换热能力,在内构件周围可以形成一明显的温度影响区和环形温度稳定区。内构件温度影响区不受内构件散热量的影响,仅随催化剂循环流率、床层密度的增加而减小;环形稳定区也不受内构件散热量的影响,仅随催化剂循环流率、床层密度的增加而增大。     

内构件对于提升管中颗粒混合行为的影响

对加设了钝体式内构件的提升管内颗粒的轴径向混合为进行了研究。研究结果表明，内构件的存在并不能明显减少提升管内颗粒的轴向返混，这与提升管内稳定的微观两相结构密切相关，但颗粒的径向混合能力却可大大加强，而且在越高的气速和固含条件下，这种加强作用越明显，其原因是内构件的存在加强了边壁区颗粒的脉动，有利于破坏提升管边壁区的颗粒浓环，促进颗粒的径向交换与混合。     

内构件存在时提升管内流动及颗粒混合行为研究

he hydrodynamics and solids mixing behavior in a riser with blunt internals are studied. A uniform radial distribution for solids fraction and particle velocity achieves near the internals. The turbulent velocity of particles near the wall increases with the addition of the internals, with the lateral solids mixing enhanced significantly. Probability density distribution of particle velocity is bimodal in the riser with internals, which is similar to that in the conventional riser, indicating that no significant difference in the micro flow structure exists between the riser with internals and the conventional riser. At the same time, the axial solids mixing behavior changes insignificantly with the addition of internals. These results indicate that the micro flow structure in the riser is very stable, which changes insignificantly with the change of the bed structure.     

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…     

提升管内颗粒运动分析及稀相输送过程浓度检测

为了研究提升管底部区域内颗粒的运动行为及浓度分布情况,采用电荷耦合(CCD)高速摄像机对提升管底部距离入风口20~30 cm轴向区域内的流动过程进行拍摄,根据流动图像对颗粒分布规律和流动结构进行了分析,并基于图像法实现了对稀相气力输送过程颗粒浓度的检测。结果显示:受送风方式的影响,在快速床阶段,颗粒在整体上呈现环核流动结构,同时在环隙区呈现左疏右密的分布形式;在节涌床和湍动床阶段,颗粒依次呈现柱塞式流动结构以及顺时针内循环流动结构。结合压差法测定的实验结果发现,图像法对稀相输送过程颗粒浓度的检测比较准确,其相对误差小于20%,且相对误差超过5%的情况只出现在表观气速相对较低的阶段。     

密相提升管内颗粒速度与颗粒浓度分布及发展特性

为研究高密度提升管气固流动结构分布规律及其发展特性,在自建的18 m高循环流化床提升管系统中测定了不同气速和固体循环速率下的颗粒浓度分布.结果表明,在低颗粒循环速率(Gs)下颗粒浓度由底部浓相区单调降低并趋于稳定;在高Gs下颗粒浓度在底部浓相区内先增加后降低,沿提升管向上趋于稳定的发展趋势.径向上颗粒浓度分布呈现"中心...     

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．     

流化床-提升管耦合反应器内沥青颗粒的流动特性

针对重油残渣(沥青颗粒)气化制氢工艺,在流化床-提升管耦合反应器大型冷模实验装置上,考察了不同操作条件下沥青颗粒体系在耦合反应器内截面平均密度的轴向分布. 结果表明,对单组分沥青颗粒体系,耦合反应器适宜的操作条件为：提升管表观气速ug,r=0.70~1.76 m/s;与A类颗粒相比,沥青颗粒在耦合反应器内的流动特性呈现不同的特点,整个反应器沿轴向可分为底部流化床密相区、提升管底部低密度区、提升管颗粒密度重整区、提升管加速区、充分发展区和出口约束区6个区域;反应器内截面平均密度随颗粒质量流率增大而增大,随表观气速增大而减小;确定了耦合反应器内提升管区域截面平均固含率的影响参数为ep', Fr及H/Dr,并利用实验数据回归了平均固含率的轴向分布经验模型,其计算值与实验值吻合较好.     

提升管反应器中颗粒浓度径向分布的力学特性

采用空气动力学中的Kutta-Joukowski升力定理分析了提升管内颗粒的受力,得到了Kutta-Joukowski力FK-J的计算公式FK-J=ρg(vg,Z-vp,Z)(?vp,Z/?r)r.根据在大型冷模实验装置上由PV-6D型颗粒密度两用仪测量的局部固含率和颗粒速度径向分布的实验数据,计算了Kutta-Joukowski力在提升管内的分布特征,分析了颗粒循环量、表观气速、轴向位置对其径向分布的影响.结果表明,当无因次半径r/R=0时,FK-J=0,在r/R=0.85时,FK-J最大;FK-J随颗粒循环量增大而增大,表观气速对FK-J的径向分布没有显著影响;在提升管内的充分发展段FK-J的数值明显大于提升管加速区和出口约束区.由实验数据回归出了提升管内FK-J径向分布的经验关联式,计算值与理论值吻合较好.     

石油焦燃烧器环流混合段内床层的轴向密度分布

采用气-固环流反应器与输送床烧焦管相结合的结构形式,建立了一套适应石油焦或气化余焦燃烧要求的大型冷态实验装置. 在不同操作条件下,采用差压变送器测定了环流混合段内环区及外环区内床层轴向压力梯度及密度的分布规律. 结果表明,内环床层密度分布可分为底部密相区和上部湍流扩散区;内环颗粒循环强度对底部密相区的密度分布影响较小,只对导流筒上部湍流扩散区有影响;随着内环表观气速的增大,整个内环床层密度均降低. 外环床层密度分布与内环的表观气速、颗粒循环强度和外环床层密相料位高度有关. 利用实验数据回归出了内环和外环轴向颗粒密度分布的经验模型,其计算值与实验值吻合较好.     

Effect of Cylinder Rotation on Flow Characteristics of the Annular Region in Annular Centrifugal Extractor

The flow patterns in the annular region of a 50 mm annular centrifugal extractor (ACE) were studied using phase particle image velocimetry (PIV), by which the distributions of radial velocity, axial velocity, vorticity, turbulent kinetic energy (TKE), and micromixing time of a fluid under different rotating Reynolds numbers were investigated. In the center of the annular region, both the radial and axial velocities of the fluid are close to zero, regardless of the rotating Reynolds number changes. The TKE of the fluid along the radial direction is small at center and large on the edge. The results show that the mixing process mainly occurs at the region near the outer cylinder’s sidewall, and the mixing time in this region is less than that in the internal annular region. Besides, the whole mixing efficiency is proportional to the rotational speed when the speed is below a certain level, and then gradually reaches a plateau when the speed is further increased.     

显示剂实验橡胶在密炼机内的混炼性能

本文在密炼机内 ,用顺丁橡胶加入聚四氟乙烯显示剂 ,研究转子的螺旋角 (从 5°～15°)变化对胶料分散性能的影响 ,证明了螺旋角越大混炼效果越好的结论。     

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     

提升管内气固流动行为的数值模拟

应用计算流体力学软件Fluent,对空气为连续相、固相为催化裂化反应催化剂的循环流化床提升管内的气固流动行为进行模拟。采用用户自定义函数引入颗粒与壁面的恢复系数和颗粒的镜面反射系数,对颗粒在边壁处的部分滑移运动进行描述。采用不同的计算动力学模型及参数,数值模拟了径向颗粒浓度、轴向床层压降的空间分布,以及用以描述颗粒脉动动能的颗粒温度与固含率的关系,并与文献报道的实验和数值模拟结果进行对比分析。结果表明,选取的颗粒动力学理论模型及参数、颗粒部分滑移边界条件及气固曳力模型,可计算得到合理的颗粒轴向及径向分布,验证了提升管中存在典型的径向环核流动结构和轴向压降分布。进一步分析表明固含率显著影响颗粒温度,当固含率为0.05~0.1,颗粒温度存在转折区。     

Effect of Inlet Type on Shear Stress and Mixing in an Annular Photobioreactor Involving a Swirling Decaying Flow

Improvement of mixing can lead to an enhancement of photobioreactors productivity, provided that the adverse effect of shear forces is kept below the fragility‐ threshold of cells. Implementation of a swirling decaying flow induced by a tangential inlet in an annular photobioreactor was investigated. The study focused on a compromise solution between the mixing and the resulting shear stress, and various hydrodynamical characteristics were measured for five types of tangential inlets and three Reynolds number values. Comparison with a pseudo‐axial flow induced by a radial inlet indicates that swirling flows are suitable in the particular application of microalgal cultures.