A stochastic model of bubble distribution in gas–solid fluidized beds

1. Introduction The behavior of bubbles in a gas-solid fluidized bed has typical random characteristics [1-3]. In recent years, many researchers have further studied such phenomena of bubbles, with chaotic characteristics and dissipative structures [4-12]…     

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．     

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响，研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高，以Geldart B类和D类颗粒为实验物料，进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明，搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响，但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大，压力脉动的标准偏差减小，最小鼓泡速度增加. 最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后，压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率，流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.     

Temperature distribution and control in liquefied petroleum gas fluidized beds

Temperature distribution and control have been investigated in a liquefied petroleum gas (LPG) fluidized bed with hollow corundum spheres (Al2O3) of 0.867-1.212 mm in diameter at moderately high temperatures (800-1100℃). Experiments were carried out for the air consumption coefficient a in the range of 0.3 to 1.0 and the fluidization number N in the range of 1.3 to 3.0. Particle properties, initial bed height, a and N all affect temperature distribution in the bed. Bed temperature can be adjusted about 200℃ by combined the adjusting of a and N.     

分形技术在气固流化床起始流化状态研究中的应用

基于分形技术研究了气固流化床从固定床向流态化床转变过程中压力波动信号的有关特性．目的在于寻求判断这种转变的方法．在将分数布朗运动(fBM)作为压力波动信号数学模型的基础上,采用R／S分析法从信号的时间序列中提取出Hurst指数,并观察它在不同表观气速下的变化．实验结果表明,信号的Hurst指数在起始流化速度附近有一个强劲的峰值,运用Hurst指数可进行起始流化速度的估计．     

Preparation of solid medium for use in separation with gas-solid fluidized beds

The highly-efficient dry separation technique using a gas-solid fluidized bed is very beneficial for increasing coal grade and optimizing the utilization of coal resources.The size distribution of the solid medium(e.g.,magnetite powder)used in this technique is one of key factors that influences fluidization and separation performance.It is,therefore,urgent to prepare medium in a way that operates at low cost and high efficiency.Grinding experiments were performed using a planetary ball mill equipped with a frequency convener.The effect of fed mass,rotation frequency of the mill,grinding time and the ball-size ratio on grinding performance was investigated.The grinding parameters were optimized by numerical calculations using Artificial Neural Network(ANN)in Matlab.A regression equation for predicting the yield of the desired product(i.e.,0.3～0.15 mm magnetite powder)is proposed.The maximum yield of 0.3～0.15 mm panicles was 47.24%.This lays a foundation for the industrial-scale production of the solid medium required for separation with a magnetite-powder fluidized bed.     

一个随机利率下的家庭型联合保险随机模型

通过原点反射Brownian运动过程和Poisson过程对保险实务中的利息力随机性作了描述,在此基础上建立了一类由终身寿险、养老保险和储蓄还本3部分组成的可调整保险金额的家庭型联合保险随机模型,并给出了这类保险模型的年均衡保费的一般计算公式和死亡均匀分布(UDD)假设之下较简洁的年均衡保费计算公式,并用实例分析验证了本文结论的合理性和实用性.本文给出的保险模型对解决寿险公司合理收取保费、保险赔付和规避管理风险都具有一定的理论意义和实际应用价值.     

三维液态铝合金泡沫体演化过程中泡径分布的研究

利用MacPherson等人的理论,分析计算三维液态铝合金泡沫体在不同的泡沫结构模型、不同的表面张力下泡沫内气泡体积分布的演化过程。模拟结果表明,球型泡沫体平均体积近似以v∝t1.482方式增长,与MacPherson等人的理论结果相符合。结果表明,泡沫模型对泡沫的胀大、缩小有直接的影响。正六面体型泡沫体平均体积随时间减小,而正二十面体型的泡沫体平均体积随时间增长。表面张力是加速泡沫体演化的重要因素。     

Experimental study on upward bubble velocity and pierce length distributions in a water model of copper converter

The upward bubble velocity and the pierce length distributions in a sectional water model of the copper converter in Guixi Smelter in Jiangxi, China, were measured using a two-contact electro-resistivity probe. In the case of using a single tuyere, the bubble velocity distribution along longitudinal direction was similar to that derived from Guassian function. Beyond the center of the longitudinal range, the bubble pierce length exhibited a sudden increase. The upward bubble velocity at a specified location could go up to meters per second. Its probability at a fixed location obeys a lognormal function; the bubble pierce length there varies bellow a few centimeters. In the case of using multi-tuyeres, the upward bubble velocity was roughly uniform right above the tuyeres and showed a slow decrease beyond this region. The bubble pierce length within both of these two regions was roughly uniform. Its average value in the former region, however, was found to be somewhat lower than that in the later.     

工程中温度随机变化的首次穿越模型

为分析工程中各种导热系统的随机温度变化过程，应用随机振动的首次穿越理论对其进行了研究.计算了随机过程的期望穿阈率，并根据其结果推导出了首次超温的泊松过程模型.对该泊松模型进行了修正，得到了更加符合工程实际情况的窄带过程模型.利用窄带随机过程模型对某一导热系统在一定温度阈值下的首次超温平均时间进行了计算和分析，得到了不同温度阈值、衰减率和固有频率对系统超温时间的影响.对修正前后的两种模型的计算结果进行了比较.结果表明,首次穿越模型能用于预测工程中导热系统材料首次超温的可靠性时间.     

冰中微尺度受陷气泡生长分布特性与宏观热力影响综述

结冰是传热传质流动耦合的非线性、变密度液固相变过程,在自然界与工业界广泛存在且多呈负面影响。溶解于液态水中的微量空气在结冰时因冰晶挤压而汇聚后成核,形成较大气泡后因界面黏附力而停留在冻结锋面处,最终形成冰中大小各异、分布不一的微尺度受陷气泡。形成于结冰过程的微尺度受陷气泡,不仅因改变冰的内部结构、密度分布、导热系数及冻结速率而影响后期动态结冰过程,亦会影响结冰过程和结束后冰体的整体导热系数、热阻分布、抗压强度、应力分布等宏观热学、力学物理特性。为精准预测及控制结冰过程,开发和优化各类防除冰技术,微尺度受陷气泡的生长分布特性与宏观热力影响研究在学术界和工业界均备受关注。首先,以冰中微尺度受陷气泡为研究对象,从微观与宏观尺度对其成核机制、生长过程、分布特性和静态稳定性等进行综述。结果显示:气泡形状与冻结速率直接相关,当冻结速率大于25 μm/s时,冰中出现长短轴比小于5的蛋状受陷气泡;当冻结速率在5~25 μm/s时,冰中出现长短轴比大于5的针状受陷气泡;当冰冻结速率小于3 μm/s时,冰中未能发现任何受陷气泡。其次,通过对既有文献中各类研究成果的梳理分析,对受陷气泡全生命周期的影响因素及其对结冰时、成冰后热力物性的不同影响机制进行了梳理与解释。冰中受陷气泡因降低冰的密度及改变内部冰晶结构而会显著降低冰的有效导热系数。在融冰实验中,气泡体积分数为57%的冰比不含气泡的透明冰开始融化时间滞后约50%,相同时间内的融冰高度低36.81%。随气泡体积分数增加,冰的水平和竖直抗压强度均逐渐减小,当气泡体积分数由4%增加到34%时,水平和竖直方向抗压强度分别降低为原来的8.38%和8.10%。最后,基于既有受陷气泡研究成果,对目前存在的研究空白及发展趋势进行了预测与阐述。本综述对理清受陷气泡复杂特性、丰富结冰过程传质理论有较大帮助,亦可为既有防除冰技术的优化设计提供参考与借鉴。     

A novel approach to prevent bubble coalescence during measurement of bubble size in flotation简

Effect of frothers in preventing bubble coalescence during flotation of minerals has long been investigated. To evaluate the performance of a frother, an apparatus to measure the bubble size is a basic necessity. McGill Bubble Size Analyzer （MBSA） or bubble viewer that has been developed and completed by McGill University＇s Mineral Processing Group during the last decade is a unique instrument to serve this purpose. Two parameters which are thought to influence the bubble size measurements by McGill bubble viewer include water quality and frother concentration in the chamber. Results show that there is no difference in Sauter mean （D32） when tap or de-ionized water was used instead of process water. However, the frother concentration, in this research DowFroth 250 （DF250）, inside the chamber exhibited a pronounced effect on bubble size. Frother concentration below a certain point can not prevent coalescence inside the chamber and therefore caution must be taken in plant applications. It was also noted that the frother concentration which has been so far practiced in plant measurements （CCC75-CCC95） is high enough to prevent coalescence with the bubble viewer.     

水下爆炸气泡脉动的数值计算

水下近场爆炸可分为装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动.尽管气泡脉动压力峰值较冲击波小,但是近场水下爆炸气泡能量的衰减较冲击波慢,所以其对结构的影响却是不可忽视的.在充分考虑了能量的消耗,加入了虚拟力以及气泡能对整个气泡脉动特征的影响后,改进了水下爆炸引起气泡的脉动规律和水中压力分布规律的基本方程.利用采用龙格-库塔数值方法计算出了气泡的脉动直径、周期、速度和水中压力.所得计算结果与已有的各实验数据吻合良好.因此说明该方法对气泡脉动的描述非常符合真实情况.通过分析得出在近场时冲击波和气泡脉动压力波对于结构的破坏都有重要作用.     

连铸结晶器气泡粒径影响因素的水模型实验研究

为了研究连铸结晶器内气泡的分布规律及影响因素,利用水模型实验研究了板坯连铸结晶器内的气液两相流动,并采用图像分析软件分析了不同吹气口、水流量、吹气量、插入深度和水口倾角对结晶器内气泡粒径的概率分布和平均粒径的影响．结果表明：气泡的平均粒径随吹气口孔径、吹气量和水口倾角的增大而增大,随着水流量的增大而减小．发现不同吹气口、水流量和吹气量对气泡粒径的概率分布及平均粒径的影响较大,插入深度和水口倾角的影响较小．     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气—液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能（ｋ）方程和湍动能耗散率（ε）方程．通过对各时均运动方程和两方程中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了两相流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中圆形气泡羽流的数值计算,初步证实了其正确有效性．     

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.     

基于计量经济模型的房地产价格泡沫研究

文章建立了一个计量经济模型对房地产市场价格泡沫进行了研究.首先选取了6个变量作为模型的解释变量,然后利用我国2001-2003年三年间全国除西藏外的30个省级行政区的相关数据共90对进行回归,在经过检验后,采取了一个模型,据此来预测以后年份的房地产价格泡沫.从预测的结果来看,模型回归结果基本令人满意.     

关于气泡羽流积分模型中的两个问题

就目前已有的气泡羽流积分模型中的两个问题 (即气泡羽流是否存在自相似性和气泡在水体中的滑移速度量级 )进行了分析 ,在应用积分模型时应特别注意 .     

宽筛分颗粒高压热态最小流化速度的实验研究

在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,以4种不同平均粒径的宽筛分颗粒为实验物料,研究了在压力(0.1～4.5 MPa)和温度(20～800℃)范围内实验物料的最小流化速度。实验结果表明:在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小。而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料的种类的不同而有明显的差别。基于Ergun方程和床层受力分析,得到了最小流化速度的计算式,给出了高温高压宽筛分颗粒流化床最小流化速度合理计算步骤,并与其他研究者的关联式和实验结果进行了对比,结果表明本文提出的预测方法与实验结果吻合较好,相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。