内旋流流化床换热埋管的传热特性

实验研究了内旋流流化床内水平埋管的对流换热系数，其特性与通常的流化床换热有很大差别。由于流动区较高速度的气流对于换热区的影响，在低于最佳流化速度的区间内，换热系数随流动区流化速度的上升而增加，曲线斜率下降，可以通过控制换热区的流化倍率来控制换热，对于维持适当的床温非常有利。在试验基础上，得出了内旋流化床埋管的换热系数关联式。     

可视化鼓泡流化床内颗粒流动特性的实验研究

为研究生物质在鼓泡流化床热解过程中床料与生物质颗粒的混合流动特性,设计制造了可以进行可视化流场研究的透明流化床实验台。以20~40目石英砂为床料,利用高速摄影仪对50,80,110 mm 3种静止床层高度下的流动特性进行了可视化研究,获得了不同床高对床层压降、稀相区高度以及气泡大小的影响规律。研究结果表明,床层高度为80 mm时,床层压降波动小,气泡形成均匀,无大气泡产生,整体流化效果最好。以石英砂和玉米秸颗粒为原料,利用PIV技术,在操作风速为0.56,0.69,0.82 m/s,混合质量比为20∶1,30∶1,40∶1的工况下进行实验,获得了操作风速以及混合质量比对颗粒横向速度及纵向速度分布的影响。研究结果发现:随着表观风速的增加,其横向速度整体增加平缓,中心区粒子总体表现横向速度较小,过渡区粒子流动复杂;轴向速度增加较大,中心区上升颗粒的数量增加,中心区颗粒纵向速度比边壁区增加明显;石英砂与玉米秸颗粒的质量比越大,颗粒横向速度略微增加,中心区向上流动的颗粒及纵向速度显著增加,纵向速度分布更加分散。     

流化床层与垂直埋管之间对流传热影响因素的实验研究

本文简要论述了流化床中垂直埋管传热的实验装置以及实验方法,实验了在气-固流化床中各种因素(流化速度、静止床层高度,测头离布风板的距离,固体颗粒直径     

循环流化床内气粒两相传热的萘升华模拟实验研究

在循环流化床试验台上对床中气体与颗粒两相间的传热特性进行了试验研究，试验中首次将萘升华热质类比技术应用于循环流化床内气粒两相间传热的研究中，考察了不同的固体颗粒循环量、一次风风速和床料平均粒径对气粒间换热的影响。试验表明：随着一次风风速的增加，循环床中气体和颗粒之间的表现热换系数变大，当固体颗粒循环量增加或颗粒平均粒径减小时，表征相间换热特性的Nu数增大。图5表1参4     

飞行高炉熔渣颗粒几何形态的可视化测量

为了研究高温熔渣颗粒在粒化飞行过程中的相变换热规律,提出了一种飞行高炉熔渣颗粒几何形态的瞬间测量方法,并进行了可视化实验研究。通过高速摄像机对熔渣颗粒的飞行过程进行了连续图像采集,利用数学形态学处理方法对图像进行了处理,获得了熔渣颗粒的当量直径、球形度等几何形态表征参数值。结果表明:熔渣颗粒飞行过程中,当量直径由7.1 mm减小至5.9 mm,球形度由0.4增大至0.63;颗粒当量直径越小,当量直径和球形度的变化时间越短,即凝固冷却速率越快;当量直径为5.9 mm的熔渣颗粒平均球形度为0.63,当量直径为3.4 mm的熔渣颗粒平均球形度为0.72。     

循环流化床传热系数的计算模型

本文在循环流化床流动模型的基础上建立了传热模型，流动模型根据实际运行情况考虑了颗粒的宽筛分，并把床层在轴向上分为密相床和稀相床两部分。在密相床内，传热按照鼓泡床传热微型进行计算；在稀相床内，传热模型建立在颗粒团更新的假设基础上，根据假设，床层由颗粒浓度很低的上升稀相和相对颗粒浓度较大的颗粒团两部分组成，两部分交替地与床壁面接触，床层和受热面间局部换热系数和颗粒浓度及两部分接触壁面的份额有关。模化结     

木屑在循环流化床中的流动特性研究

研究了冷态实验条件下木屑在内径0.28m、高10m的循环流化床中的流体力学特性。着重研究了表观气速U_g=1.81～2.26m/s、循环流率G_s=0.42～0.76kg/(m~2·s)的工况下木屑在循环流化床上升管中颗粒速度与床层空隙率的轴向及径向分布特点。实验发现:循环流化床的下降管中保持足够料高是木屑实现先定循环的必要条件;颗粒在上升管中的流动为典型的环-核结构;面积平均空隙率沿床高呈现先增大再减小的现象。通过将截面按径向位置r/R=0～0.71,0.71～0.93,0.93～1.00分为3个区域,分析了环区、核区和环核过渡区各自的床层空隙率以及颗粒速度沿床高变化的特点。     

内循环流化床大颗粒运动特性实验

内循环流化床能够有效组织颗粒在床内的运动,具有广泛的工业用途。采用荧光大颗粒示踪,运用图像处理法,在二维流化床实验台上,研究了流化风速、静止床层高度等参数对床内大颗粒的速度分布概率以及循环时间的影响。结果表明:提高流化风速和静止床层高度,循环口两侧差压增大,颗粒内循环流率增大,循环时间变短。颗粒横向和纵向速度分布概率的特征显著不同。在低速床中,颗粒纵向速度超过50%分布在负值区域,表现出明显的向下运动的特征。     

双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测

在自行搭建的双循环流化床冷态实验系统上研究了鼓泡床静床层高度、颗粒平均粒径、鼓泡床流化风速、快速床总流化风速及一次风量比例等控制参数对颗粒循环流率的影响,提出了基于上述控制参数的颗粒循环流率计算关联式。结果表明:随着鼓泡床流化风速的增加,颗粒循环流率变化不明显;随着快速床中一次风量比例和总流化风速的增加,颗粒循环流率均增大,当一次风量比例和总流化风速达到一定值后,颗粒循环流率的增幅逐渐变缓;颗粒循环流率随着静床层高度的增加而增大,随颗粒平均粒径的增大而减小,且颗粒平均粒径的影响程度较大;所提出的关联式能够较好地预测颗粒循环流率。     

磁稳流化床烟气除尘特性的研究

针对所设计的磁稳流化床(φ500×2 100 mm)进行了烟气除尘特性的研究.基于颗粒床除尘效率模型,从理论和实验两方面给出了磁场强度、烟气流速比、床层高度、铁磁颗粒径等因素与除尘效率之间的变化关系,并给出磁稳流化床高效清除烟尘的合理运行参数.结果表明,磁稳流化床的除尘效率在95%以上,其高效除尘的关键在于保证床层处在磁稳流化状态.     

用于太阳能超临界CO2布雷顿循环的流态化颗粒换热试验与模拟

搭建30 kW浅层多级流态化颗粒换热试验台,在约1.5倍临界流化速度、换热器采用直管管束逆流形式布置时颗粒侧换热系数可达590～860 W/(m2·K).采用双欧拉流体模型对流化床内水平埋管管束换热进行数值模拟,模拟结果与试验结果偏差在10％以内.利用析因设计与线性回归模型研究颗粒粒径、颗粒导热系数和流化气体速度对流态...     

高温流化床的流化特性及结焦非流化行为

在 8 0 mm× 30 mm和 80 mm× 10 mm石英流化床中 ,以低温粘结的高密度聚乙烯和聚丙烯 ,高温粘结的玻璃珠为实验物料 ,研究了高温流化床的流化特性及高温下物料结焦产生的非流化行为。结果表明 ,在本文实验条件下 ,Geldart A、B类高温表面粘结物料 ,床层温度小于其最小粘结温度时 ,床层温度增大 ,颗粒的最小流化速度减小 ;Geldart D类高温表面粘结物料的最小流化速度随温度增加而增大。得出了不同温度下颗粒最小流化速度预测式。床层温度大于最小粘结温度时 ,流化床需在较高的表观气速下才能保持流化 ,床层温度愈高床层流化所需的表观气速越大。研究同时发现 ,颗粒物料的粒径减小 ,流化颗粒的最小粘结温度减小。     

循环流化床内颗粒运动的PIV测试

作为一种瞬时全场测速技术,PIV测试技术被尝试用于测量循环流化床(CFB)内颗粒运动,以进一步了解循环流化床内复杂的气固两相流动特性。初步实验已在一个截面为200mm×200mm高为4m的冷态循环流化床实验台上完成,并运用二值化互相关图像处理算法,获得了床内截面上的颗粒流动矢量图。初步测试结果较好地反映了循环流化床内颗粒流动的一些特性,表明PIV技术在循环流化床气固两相流体特性研究中具有较好的应用前景。     

隔板式内循环流化床的流动特性研究

以石英砂和稻壳为实验床料,在隔板式内循环流化床气化炉冷态实验装置上对颗粒的内循环流动特性进行了研究,考察了高速区和低速区的流化速度、结构尺寸和侧风量等对颗粒内循环流动的影响.结果表明:在保持低速区流化速度一定的条件下,随着高速区风速增大,颗粒循环量先增大后减小;流化速度不变的条件下,颗粒循环量随孔口和侧风量的增大而增加,但增加趋势逐渐变缓.实验给出了合理的运行设计参数.通过实验数据回归,得到了石英砂和稻壳通过隔板式内循环流化床孔口的颗粒循环量关联式,计算结果与实验值误差分别小于6%和14%,能较好地预测孔口颗粒流动.     

纳米流体对U型深埋管换热特性影响的研究

结合西安市某个埋深为2505 m的U型深埋管换热系统,在原位实验验证的基础上建立三维全尺寸数值计算模型,进而模拟分析埋管内热流载体种类对强化埋管换热的效果。埋管内热流载体除常规使用的水外,还选用Al₂O₃/水、CuO/水和SiO₂/水3种纳米流体。通过改变这3种纳米流体的纳米颗粒体积浓度分别为0.1%、0.3%、0.5%及1.0%,分析纳米流体种类及纳米颗粒体积浓度对埋管换热的影响。研究结果表明,就整个埋管的换热而言,纳米流体的强化换热效果较小。因此,通过改变埋管热流载体来达到埋管强化换热的方法并不高效合理。     

磁流化床脱硫的实验研究

建立了磁流化床的实验系统，研究了磁流化床中铁磁床层颗粒催化氧化SO2并被石灰浆液滴吸收的反应，得出了磁场强度、铁磁颗粒平均直径对脱硫效率的影响特性，初步分析了磁场影响铁磁颗粒催化特性的机理。     

流化床反应器内气固两相流动特性的研究

基于颗粒动力学理论模拟颗粒相流动,应用流体与颗粒两相流理论考虑两相相间作用,建立了流化床核反应器内多相流流动的计算流体动力学模型,数值模拟研究了流化床核反应器内的流体动力行为。计算结果表明,应用Gi-daspow曳力模型得到的沿截面颗粒浓度分布与已有实验结果的分布趋势比较接近。在中心喷射区的中心处颗粒浓度较高。随着径向距离的增大,逐渐降低到局部最小值后颗粒浓度逐渐上升。在环隙区域内颗粒浓度基本保持不变。分析了流体与颗粒间作用力、颗粒弹性恢复系数等对流化床核反应器内流体动力特性的影响。研究表明,颗粒碰撞恢复系数越大,流场内沿截面颗粒浓度分布变得越均匀。     

双室内循环流化床煤气化系统的冷态实验研究

本文发展并建了双室并列流化床煤气化系统的冷态模型。在此基础上,对影响气化系统操作的两个主要因素－两流化床之间颗粒物料的循环技术及流化床床层的膨胀特性进行了实验研究。     

CFB锅炉掺烧高炉煤气对炉膛换热的影响

介绍了高炉煤气的主要燃烧特性,分析了高炉煤气在循环流化床锅炉中掺烧时对炉膛内换热的影响。     

垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证

为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求解,探讨了土壤热物性及地下水渗流对埋管换热特性的影响。结果显示:土壤导热系数与比热容的增大均有利于加强埋管的换热,且地下水渗流的存在有利于强化地下埋管与周围土壤间的换热能力,提高土壤源热泵系统的运行效率。实验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,可为地下埋管换热器传热特性的研究提供理论基础。