气固逆流下行流化床中颗粒速度的径向与轴向分布

在内径90 mm、高7 m的逆流下行床冷态实验装置中,研究了气固逆流下行床中循环锅炉灰(dp=300 mm)颗粒速度的径向分布及其沿轴向发展. 结果表明,局部颗粒速度沿径向分布是不均匀的,在完全发展区,颗粒速度中心和边壁低、在r/R=0.85附近颗粒速度最大. 由大量实验数据回归出预测充分发展段局部颗粒速度的关联式,该公式计算值与实验值的平均相对偏差小于±11%. 不同径向位置的局部颗粒速度沿轴向的变化趋势不同,边壁区域(r/R>0.622)颗粒速度沿轴向单调递增,而中心区域(0相似文献   

无序环流混合器的流体力学特性和颗粒混合特性

在内径为Φ286 mm的无序环流混合器装置中,研究了无序环流混合器的流体力学特性和颗粒混合特性。以催化裂化(FCC)平衡剂为颗粒相,在中心区表观气速为0.3~0.5 m/s,边壁区表观气速为0.1 m/s,系统循环强度为0.25~1.00 kg/s的操作条件下,采用PV-6D型颗粒速度密度测量仪测量了混合器内床层各截面密度,并给出不同操作条件下的截面不均匀指数(RNI);采用热颗粒示踪技术给出了混合器内各测量截面的无因次温度分布,并引入混合指数用来定量描述不同操作条件下的颗粒混合程度,同时对比了传统环流混合器与无序环流混合器的混合能力。结果表明,无序环流混合器内部床层密度呈现中心低,边壁高的分布模式。随着循环强度的增加,RNI先减小后增大,随着表观气速的增加,RNI增大。预混合区混合指数为0.7~0.9,在高循环量,低中心区表观气速条件下(G_s为1.00 kg/s,u_(gd)为0.3 m/s),下料管进料影响区的截面混合指数低于其他操作条件。另外,无序环流混合器混合能力优于传统环流混合器。     

多段分级转化流化床提升管速度场的研究

针对流化床煤气化过程中需要长气固接触时间和高固体浓度,开发了耦合灰熔聚流化床和提升管的多段分级转化流化床。为了研究多段分级转化流化床提升管中局部颗粒速度的径向、轴向分布,在不同的操作条件下,采用PV-6型颗粒速度测量仪在冷态实验装置中系统测定提升管内局部颗粒速度。实验结果表明:提升管中任何径向、轴向位置的颗粒速度随着操作气速的增大而增大,随循环量的增加而减小。操作条件对中心区颗粒速度变化的影响明显高于边壁区。颗粒的加速首先发生在提升管中心区域,然后向边壁区域扩展。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向逐渐增大,并且受操作气速影响比较大。     

密相输运床的团聚物频率和持续时间

在内径0.102 m、高17 m的密相输运床冷态实验台上,以石英砂(属Geldart B类颗粒)作为循环物料,对光纤探针在表观气速8.2~11.2 m·s^-1,固体循环流率139~530 kg·m^-2·s^-1下获得的瞬态信号,采用小波分析的方法研究了团聚物频率、团聚物持续时间。结果表明:提升管边壁与底部区域更易形成大尺度团聚物,径向上团聚物频率中心高边壁低,而团聚物持续时间中心短边壁长。轴向上提升管底部团聚物频率低、持续时间长。团聚物频率随表现气速增大而增大,而团聚物持续时间随表现气速增大而缩短,提升管底部团聚物频率随固体循环流率增大而降低,团聚物持续时间随固体循环流率增大而变长。     

不同流型下组合约束型提升管出口段固含率分布

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,研究了气力输送和快速流态化两种流型下,出口段局部固含率分布规律及不同操作条件对固含率的影响。结果表明:局部固含率径向分布整体上呈中心小、边壁大的分布特征,并随分布器开孔率和表观气速的降低而增大,随上部流化床层压降和颗粒循环强度的降低而减小;在快速流态化操作下,局部固含率曲线分布形式与常规提升管类似,而在气力输送状态下,临近出口区域局部固含率最大值通常不出现在边壁处,其位置随表观气速和分布器开孔率增加以及颗粒循环强度和上部流化床层压降降低而远离边壁;两种流型下局部固含率径向分布的均匀性均随表观气速及分布器开孔率的增加而升高,随颗粒循环强度及流化床层压降的增加而降低。     

氧热法电石合成气流床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石生成吸热和碳燃烧放热耦合特点,构思并研究了适用该过程的两相气流床反应器。采用空气-氯化聚氯乙烯(CPVC)-磷酸钙颗粒[Ca3(PO4)2]模拟物系,实测了不同喷射气速、固体颗粒进料速度情况下气流床床层内局部气速的轴径向分布、固体颗粒浓度的轴径向分布。结果表明:床层局部气速沿反应器轴向高度的增大而减小,并在轴向位置H=0.90 m时达到最小;在同一喷射气速下,床层局部气速沿反应器径向分布随着无因次半径r/R的增加而减小;当喷射气速Ug在68.80 m/s到98.29 m/s之间变化时,固体颗粒浓度在床层轴向位置上先增大后减小,并且其值在H=0.40 m时最大;同一进料速度下,在反应区固体颗粒浓度从床层中心到床层壁面处一直在增大。上述结果表明,电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于气流床中是可行的。     

多尺度能量分析在气固流化床颗粒浓度信号分析中的应用

在φ 90 mm×1 000 mm的有机玻璃流化床中,采用PV4A颗粒测速仪测定了不同粒径的河沙、聚氯乙稀(PVC)颗粒在操作气速为0.218～0.524 m/s下不同轴/径向位置的颗粒浓度波动信号,考察了颗粒浓度波动信号多尺度分解的尺度,以及代表颗粒和各不同尺寸气泡运动的细节信号的能量分率与操作条件的关系.研究表明,各尺度下细节信号的能量分率随操作气速、轴向距离增大而增加,随径向距离增大而减小.     

高通量循环流化床提升管内Geldart B类颗粒团聚特性研究

在内径60 mm、高5.5 m的循环流化床提升管实验装置上,基于光纤探针所测颗粒浓度信号、采用小波分解方法,研究了高通量操作条件下Geldart B类颗粒(石英砂)的团聚特性(团聚物颗粒浓度、持续时间和频率等)。研究表明,团聚物在提升管轴径向分布不均匀,且与操作条件密切相关。在提升管中心区域,团聚物颗粒浓度小,持续时间短,出现频率较高;而在边壁区域则相反。团聚物颗粒浓度和持续时间随循环量的增加而增加,随气速的增加而减小;聚团频率的变化趋势相反,且在低气速下随着循环量的增加先增加后减小。     

硅粉的流化特性研究

为改善直接法合成有机硅单体的结构与控制,文章采用统计分析方法和功率谱分析法对硅粉在操作流速为0．1573~0．5819m／s下不同轴／径向位置处颗粒浓度波动信号进行了分析。研究表明：颗粒浓度随流速、轴向距离的增大而减小,随径向距离的增大而增大;气固流化床的分数程度随操作流速的先增加后减小;方差随轴向、径向距离的增大而减小;颗粒浓度的时间序列有明显的主频范围,且主频蜂值随流速、轴向距离的增大而增大,随径向距离的增大而减小。     

采用电阻层析成像技术测量气液加压鼓泡塔局部气泡参数

在内径0.3 m,高6.6 m的加压气液鼓泡塔反应器中,采用电阻层析成像技术(ERT)研究了空气-水体系中气泡群平均上升速度、局部气含率及其径向分布。在表观气速0.119~0.312 m s 1,压力0.5~2.0 MPa,考察了表观气速、压力对气泡群上升速度、局部气含率及其径向分布的影响。实验结果表明,鼓泡塔中局部气含率随着表观气速与压力的增大而增大,其径向分布呈现出中心高边壁低的分布特征,但整个截面的分布并非严格对称,在r/R=0~0.3,气含率变化较小,且极大值出现在该范围内;气泡群的局部上升速度随着表观气速的增大而增大,但是随着压力的增大而减小。     

Solids behaviour in a gas-solid two-phase mixture flowing through a packed particle bed

This paper reports the solids behaviour in a dilute gas-solid two-phase mixture flowing through a packed bed. The positron emission particle tracking (PEPT) technique was used in the work, which allowed investigation of three-dimensional solids motion at the single suspended particle level. Processing of the data gave solids velocity, the residence time of suspended particles, bed tortuosity in terms of solids motion, as well as solids occupancy in the cross-section of the packed bed. The results suggest that the wall effect on the motion of suspended particles is limited to approximately one packed particle diameter under the conditions of this work. Both the average axial and radial velocities of suspended particles, normalised by the superficial gas velocity, change periodically with radial position, but the periodicity does not correspond exactly to the packed particle diameter. The peak and trough values of the average axial velocity of the suspended particles in the bulk region are, respectively, ∼25% and ∼15% of the superficial gas velocity under the conditions of this work and the superficial gas velocity shows little effect. The peak and trough values of the average radial velocity of the suspended particles in the bulk region are, respectively, +5% (positive) and -5% (negative) of the superficial gas velocity. The results of the residence time and tortuosity of the suspended particles show an approximately Gaussian distribution with the peak residence time and tortuosity increasing with decreasing superficial gas velocity. The occupancy data suggest that particles spend more time in an annular region close to the wall, indicating a non-uniform particle distribution across the packed bed cross-section.     

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.     

低密度循环流化床局部颗粒速度的轴径向分布的研究

在高8m,内径186mm的循环流化床中,利用光纤激光多普勒测速仪测量了FCC颗粒的局部速度沿轴径向的分布。实验结果表明:局部颗粒速度沿径向分布是不均匀的,床中心区域分布比较平坦,近壁环形区域分布较陡,颗粒沿轴向运动有较长的加速段。由实验数据回归得到预测低密度循环流化床局部颗粒速度的经验关联式。     

循环流化床提升管中颗粒速度的径向分布及其沿轴向的发展

采用5光纤速度探头对f100mm?5.1m循环床提升管8个高度截面上11个径向位置的局部颗粒速度进行了实验测试,并采用径向不均匀指数(RNI)对颗粒速度径向分布的不均匀性及其沿轴向的变化进行了定量描述。研究结果表明:在高气速、高颗粒循环量操作时,操作条件对颗粒上升速度和下降速度的径向分布的影响在加速段和充分发展段呈现出不同的规律;颗粒上升速度和下降速度沿轴向的变化在核心区和边壁区也表现出不同的趋势。当颗粒循环速率大于200 kgm-2s-1时,颗粒的加速段长度大大延长,以至于大于提升管的高度(15.1m)。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向是逐渐增大的,并且与截面平均颗粒速度存在很强的相关性。     

液固循环流化床中颗粒轴向速度的实验研究

利用超声多普勒测速仪实验测量了液固循环流化床中不同径向位置处颗粒瞬态轴向速度，研究了其概率密度分布特征。采用瞬态速度的标准偏差衡量瞬态速度的波动程度，考察了不同操作形式下的颗粒时均轴向速度的径向分布以及表观液速和颗粒循环速率等操作条件对速度波动程度和速度均衡径向分布的影响，利用相间作用力对两种分布的特点进行了机理分析，并对液固和气固循环流化床中颗粒的流动行为进行了比较。     

THE PARTICLE VELOCITY DISTRIBUTION IN A RISER OF DILUTE CIRCULATING FLUIDIZED BED

This paper presents an experimental study on the radial and axial profiles of local particle velocity of flu-idized catalyst(FCC)particles in a circulating fluidized bed of 8000mm in height and 186mm in inside diameterwith a Fiber-Optic Probe Laser Doppler Velocimetry.It has been found that the radial profiles of local particlevelocity are parabolic,even in the centre region and steep in the region near the bed wall,and that the length ofparticle acceleration along the bed height is longer than expected.The following formula has been recommended to correlate the 1 ocal particle velocity with dilute gas-solidflow in the bed:where a,b,c and e are functions of radial positions.     

Direct Measurements of Instantaneous Solid Flux in a CFB Riser using a Novel Multifunctional Optical Fiber Probe

With a novel optical fiber probe that can measure instantaneous local particle velocity and solid concentration simultaneously, extensive experiments were conducted to study transient flow structures in a 15.1‐m long circulating fluidized bed (CFB) riser of 100 mm in diameter. This study analyzed the radial and axial distributions of solid concentration, particle velocity, and their variations with nine operating conditions and at six axial levels. Instantaneous local solid concentration and particle velocity were found to be well correlated at most of the radial positions. The detailed time evolution, axial and radial distribution of instantaneous solid flux, and the variation of solid flux with operating conditions were also investigated. The radial solid flux profile showed a flat shape with a maximum at near wall area under most operating conditions. The instantaneous solid flux was found to have a strong fluctuation at a radial position of r/R = 0.8 ~ 0.9.     

Comparative Study of Flow Structure in Circulating Fluidized Bed Risers with FCC and Sand Particles

The combined influences of particle properties and nozzle gas distributor design on the axial and radial flow structure in two 100 mm i.d., 15.1 m and 10.5 m long risers with FCC and sand particles were investigated by measuring the axial pressure gradient profiles, and the axial and radial profiles of solids concentration. The results show that the nozzle gas distributor design has significant effects on the axial and radial flow structure for the FCC and sand particles. At lower superficial gas velocity of less than 8.0 m/s, the upward gas‐solid flow of the sand particles decelerates in various degrees with the disappearing of the nozzle gas distributor effect. The upward gas‐solid flow of the FCC particles, however, occurs without noticeable deceleration within the range of this study. In the acceleration section, the radial distributions of the local solids concentration of the FCC particles are more uniform than those of sand particles under the same operating conditions; while in the fully developed zone, the sand particles have a more uniform radial distribution than the FCC particles. The gas‐solid flow is first developed in the center region, and then extends towards the wall. The overall flow development in the riser mainly depends on the local gas‐solid flow in the wall region.     

快速流化床内床层与浸润表面间的传热研究——传热系数的径向分布规律

本文对低温快速流化床内传热系数的径向分布规律进行了实验研究.推荐以下关联式来计算床内各轴、径向位置处的传热系数:式中a、n_1、n_2均为径向位置的函数,(?)为轴向位置的函数.