汽-液-固循环流化床蒸发器颗粒磨损特性

在不同循环流量和固含率条件下,通过1～2个月的操作运行实验,得到了汽-液-固三相循环流化床蒸发器内聚乙烯颗粒的磨损产物,分析了三相流化床的固含率和循环流量等条件对颗粒磨损速率、磨损粉体的直径和多分散度的影响,并探讨了颗粒磨损的机理。结果表明：磨损产物的粒径呈现三峰对数-正态分布,具有混合磨损机理特征;颗粒的磨损速率随固含率的减小和循环流量的增加而增大;较低固含率条件下,循环流量对颗粒的磨损速率影响较大;磨损速率随着运行时间的延长而减小;磨损粉体的粒径随固含率、循环流量、磨损时间的增加而减小;磨损颗粒的多分散度随固含率和循环流量的增加而减小。     

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—液—固三相流化床局部含率与液速分布的研究

用电导微元探针法测量了气—液—固三相流化床的局部气含率。结果表明,气含率的径向分布可由下式表示:ε_g=ε_(gmax)[1-(r/R)~2] 用光导纤维技术对三相流化床的局部固含率进行了测定。测试结果表明,局部固含率在塔中心处最小,靠近塔璧处最大。且表现气速速增大时,固含率的径向分布更加明显。给出了一个固含率的径向分布式。用示踪剂电子电极法对液体的缝隙速度进行了测量。结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔璧处最小。基于动量衡算导出了液体的循环流动式。并依该模型对实验数据进行分析整理,获得了充分流化区的涡流动量扩散系数关联式: ν=4.99U_g~(0.537)(U_l/U_t)~(-0.2)     

高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟

在φ80 mm×8000 mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。     

汽液固三相自然循环沸腾流系统固含率CCD测量及研究

应用开发的电荷耦合器件测试系统(Charge coupled device,CCD).研究了汽液固三相自然循环沸腾流系统中固含率沿轴向的变化规律,结果表明沿轴向方向,在加热管内,固含率具有一定波动行为,呈现"S"型分布;加热管内的固含率值较循环管内的值大;随着热通量的增加,加热管内固含率逐渐减小,而循环管内固含率逐渐增加.这些局部行为研究对于揭示该系统的流动、传热和防垢机理,指导工业实践具有应用价值.     

低固含率气-液-固循环流化床流动特性

应用基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器的高速图像采集和处理技术,实验研究了低固含率条件下,低密度大孔吸附树脂固体颗粒气-液-固三相循环流化床的流体力学行为,分析了操作条件、液相物性、颗粒性质等对床内的固体颗粒循环速率、相含率、气泡运动等特性的影响,得到了具有合理物理解释的实验数据和结果。     

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。     

气液固三相流化床局部相含率轴径向分布

应用开发的微电导探针测试技术,对小尺寸颗粒玻璃珠（粒径分别为0.48、0.80、1.25 mm）和1.45 mm苯乙烯树脂为固相,空气和水分别为气相和液相的三相流化床的各相局部含率进行了同时测定.在较宽操作条件下,获得了一系列局部相含率实验数据.通过对实验数据研究发现：在充分发展段,局部固含率在r/R=0.75～0.85范围内有一个极大值,床层截面平均气含率随表观液速的变化存在一个极小值.在气体分布器区,在距气体分布器轴向一定距离范围内,三相局部含率的径向分布存在明显的不对称分布.随着轴向距离的增加,局部气含率径向不对称分布逐渐消失,最终过渡到对称分布,而局部固含率的径向不对称分布消失得不明显.     

耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃工艺,结合提升管与流化床的特点,建立了一套提升管与流化床耦合反应器大型冷态实验装置. 在不同操作条件下,采用PV-4A型光纤密度仪测定了提升管内固含率沿径向的分布规律. 结果表明,固含率径向分布整体上呈现中心小、边壁大的环-核结构分布特征;沿轴向向上,各径向位置上的固含率在颗粒加速区逐渐降低,在充分发展区趋于稳定,在颗粒约束返混区又有所升高;各径向位置上的固含率随表观气速增大或颗粒循环强度减小而减小,且均匀性变好;提升管上部流化床内颗粒静床高度只对颗粒约束返混区内固含率径向分布有影响,而对颗粒加速区和充分发展区的固含率径向分布影响较小;当表观气速较低或颗粒循环强度较大时,颗粒约束返混区上部局部固含率最大值出现在无因次半径f=r/R=0.7附近,此时局部无因次固含率es*=es/ 沿轴向在H>5.33 m时不再具有相似性;通过比较径向不均匀指数,得到轴向各区固含率径向分布趋于均匀的程度依次为：充分发展区>颗粒约束返混区>颗粒加速区. 利用实验数据回归出了局部固含率径向分布关联式,其平均相对误差在6%以内.     

流化床-提升管耦合反应器内固含率的轴向分布及流动发展

在耦合流化床反应器大型冷模实验装置上,考察了不同表观气速下FCC颗粒在耦合流化床内截面平均密度的轴向分布. 结果表明,反应器轴向固含率可分为底部流化床区域和上部提升管区域. 前者的密相区平均固含率随表观气速增大而减小;后者的平均固含率随表观气速Ug增大而增大,Ug<0.58 m/s时固含率分布均匀,Ug=0.70~1.04 m/s时提升管出口出现约束返混区(>8.62 m),Ug>1.16 m/s时提升管底部出现密度重整区(3.82~4.57 m)、加速平稳区(4.57~8.62 m)和出口返混区(>8.62 m). 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,并利用实验数据回归了平均固含率的轴向分布经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

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.     

液固磁稳定床中固含率分布与液相返混特性

固含率分布和液相返混系数是液固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据。采用床层膨胀高度法、光电法及瞬态点源示踪技术,研究了以SRNA-4催化剂为固相的液固磁稳定床中固含率分布和液相返混特性。试验结果表明,固含率轴向分布基本均匀,径向为“扁-陡曲线”分布。固含率随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大,随液体粘度和空塔液速的增大而减小。轴向液相返混系数随磁场强度和液体粘度的增大而减小,随空塔液速和颗粒尺寸的增大而增大。回归得到了固含率和轴向普朗特准数的关联式,预测值与试验值吻合良好。     

汽-液-固三相循环流化床蒸发器中固体颗粒浓度和速度的研究

应用电荷耦合器件CCD(charge coupled devise)测量和图像处理技术,定性和定量研究了热模汽-液-固三相自然循环流化床蒸发器中固体颗粒浓度和速度的轴、径向分布以及其随热通量、固体颗粒加入量等操作参数的变化规律。热通量的变化范围为2179.8W穖-2到6624.2W穖-2,固体颗粒的体积分率的变化范围为0.5%到2%。结果表明:在液-固两相区,固体颗粒浓度在轴向和径向的分布较为均匀;随着热通量的增加,加热管中固体颗粒的浓度逐渐降低,循环管中固体颗粒的浓度逐渐升高,并且两者均随固体颗粒加入量的增加而升高;固体颗粒的速度在轴向上较为接近,其在循环管中的速度高于在加热管中的速度,并且两者均随热通量的增加而升高;固体颗粒加入量对其速度有增强和阻碍两方面的作用。     

鼓泡床反应器中气液分配器对气含率的影响

以水和空气分别模拟工业上的重质原油和氢气迚行冷模试验,考察鼓泡床反应器新型气液分配器对气含率的影响,迚而优化幵确定气液分配器的结构形式和结构参数。试验结果表明,气液分配器对总体平均气含率的影响,随表观气速的增大基本呈线性增长,与其他鼓泡床迚料内构件结构的影响基本一致,幵且稍高一些(3%~5%)。对局部气含率的影响:轴向上,在测试范围内,轴向位置越高,气含率越高,主要和泡罩式气液分配器结构有关;径向上,气体在床层中分布不均匀,中间多,近壁少,同一高度时,中心处气含率一般为近壁气含率的1.5~2倍。     

Particle Shape,Density, and Size Effects on the Distribution of Phase Holdups in an LSCFB Riser

Electrical resistance tomography (ERT) as a non‐invasive technique based on conductivity measurement of the continuous phase was employed for the study of phase holdup in a liquid‐solid circulating fluidized bed (LSCFB). Local solid holdup was also measured by an optical fibre probe and pressure transducers to compare and verify the results obtained by ERT. Good agreement was observed among the three methods. Tap water was used as the continuous and conductive phase and glass beads (spherical shape) and lava rocks (irregular shape) of two different sizes were used as the solid and non‐conductive phase. Radial non‐uniformities of solid holdups were observed for all four types of particles under different superficial liquid velocities in different axial locations. The solid holdup was higher in regions close to the wall and low in the central region. Non‐uniformity in the phase holdup decreased with increasing liquid velocity. The axial flow profile was found uniform along axial locations of the riser except at the lower location closer to the distributor zone.     

Macroscopic properties of liquid-solid circulating fluidized bed with viscous liquid medium

Experiments were conducted in a liquid-solid circulating fluidized bed to study the effect of liquid viscosity and solids inventory on pressure gradient, critical transitional liquid velocity, onset average solids holdup, axial solids holdup distribution, average solids holdup and solids circulation rate in circulating fluidization regime with riser operated in fixed inventory mode. The results indicate that critical transitional liquid velocity decreases with increase in liquid viscosity. The onset average solids holdup, on the other hand, increases with increase in either auxiliary liquid velocity or solids inventory. The variation of axial solids holdup distribution, average solids holdup and solids circulation rate with liquid viscosity when solid inventory was 0.15 m was dissimilar with either 0.25 m or 0.35 m solid inventory. Correlations were proposed for estimating the average solids holdup and are satisfactorily compared with experimental values.     

A Sedimentation-Dispersion Model for both Non-attached and Attached Particles in Three-Phase Batchwise Fluidized Beds

The axial concentration distribution of both particles with better wetting (forming non-attached system) and poorer wetting (forming attached system) was investigated in a vertical gas-liquid-solid fluidized bed of 4.2 cm in diameter and 130 cm in height with the solids holdup less than 0.05. The one-dimensional sedimentation-dispersion model could be used satisfactorily to describe the axial distribution of solids holdup by modifying only a model parameter, i.e. by means of the terminal settling velocity minus a certain value, which is a function of gas velocity and considers the effect of an additional drag force resulted from attached rising bubbles. The axial profiles of solid concentration predicted are in good agreement with experimental results. This model also explains reasonably the different axial distributions of solid concentration, i.e. the solids holdup decreases as the axial height increases in non-attached system, but increases with the axial height in attached system at a given gas veloc     

三相流化床间歇反应器中固体轴向浓度分布

研究了在直径 4.2cm、高 130cm的垂直三相流化床中固体颗粒非粘附与粘附两种不同体系中固含率的分布特性 .基于混合长理论与实验数据 ,提出了将“沉降 -扩散”模型同时应用于描述非粘附与粘附体系 (进行气速的修正 )中固含率的轴向分布 ,模型预测与实验数据很好地吻合     

Axial distribution of solids holdup for both hydrophilic and hydrophobic particles in three‐phase fluidized beds

The axial concentration distribution of the hydrophilic and hydrophobic particles, corresponding to poor and good attachment to rising bubbles in water, was investigated in a gas‐liquid‐solid fluidized bed. The sedimentation‐dispersion model depicted satisfactorily the axial distribution of solids holdup by modifying only the terminal settling velocity, which considered the effect of an additional drag force resulting from the attached rising bubbles. This model explained correctly the different phenomena, i.e. solids holdup decreased with increasing the axial height in the non‐attached system, but increased in the attached system.     

三相环流反应器中的局部相含率

将压差法与气-液相间滑移速度相结合,提出了利用压差法测量三相区局部相含率的新方法,将测得的局部固含率进行轴向平均并与由颗粒装填量计算所得的固含率进行比较,证明了此方法的可靠性. 利用所提出的测量方法,考察了三相环流反应器中气含率和固含率随操作条件的变化规律. 结果表明,气含率随表观气速的升高而增大,且随轴向位置的升高而增大;大颗粒具有破碎气泡的作用,能够增大反应器内的气含率;固含率随表观气速的增加而降低,且沿轴向变化较大. 表观气速较高时,固含率沿轴向近似呈S形分布.