基于DEM模拟气固循环流化床提升管内颗粒聚团特性

采用CFD-DEM的方法对气固循环流化床提升管内的气固流动特性进行模拟,建立了基于图像处理的分析颗粒聚团的方法,重点研究了颗粒聚团在床层内的整体分布以及颗粒聚团的特性,包括颗粒聚团的倾角、球形度以及长短轴比的概率密度分布以及它们在床层内的轴向和径向上的分布特性。研究结果表明,聚团在床层内的分布较宽,较小的聚团居多,边壁区域附近易形成较大的聚团。聚团的数目沿床层高度方向先增加后减少。聚团倾向于以偏离球形聚团、较大的倾角形式存在,其长短轴比值在2～4之间。     

基于DEM模拟气固循环流化床提升管内颗粒聚团特性

采用CFD-DEM的方法对气固循环流化床提升管内的气固流动特性进行模拟,建立了基于图像处理的分析颗粒聚团的方法,重点研究了颗粒聚团在床层内的整体分布以及颗粒聚团的特性,包括颗粒聚团的倾角、球形度以及长短轴比的概率密度分布以及它们在床层内的轴向和径向上的分布特性。研究结果表明,聚团在床层内的分布较宽,较小的聚团居多,边壁区域附近易形成较大的聚团。聚团的数目沿床层高度方向先增加后减少。聚团倾向于以偏离球形聚团、较大的倾角形式存在,其长短轴比值在2~4之间。     

颗粒团绕流曳力系数的LBM计算

采用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann method, LBM) 中的LBGK(Lattice Bhatnagar- Gross-Krook)模型和二阶精度的曲线边界条件处理方法对二维颗粒团绕流现象进行了数值模拟,并同时使用动量交换法计算了两种颗粒团构型中不同颗粒的曳力系数。结果表明：颗粒团曳力系数与颗粒聚团的构型有着密切联系,颗粒聚团的形成将导致颗粒团曳力系数大幅度减小。除颗粒团构型因素外,颗粒间距和流动Reynolds数也是导致颗粒团曳力系数发生改变的主要因素。当颗粒聚团存在时,颗粒团中不同颗粒的受力有较大差异,若忽略颗粒聚团效应,则颗粒团曳力系数的计算必然将产生偏差。     

弹性路面混凝土实验研究

通过试验研究了微硅粉对橡胶颗粒混凝土力学性能的影响。试验过程中,分别利用两种橡胶颗粒部分取代粗、细集料进行橡胶混凝土制备,体积取代率从2.50%~50%分6个等级,微硅粉取代水泥用量从0%~20%。制备了70组试件,测试了橡胶混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量。试验研究表明:随着橡胶颗粒体积掺量的增大,其强度和弹性模量降低;而微硅粉的掺入改善和提高了橡胶颗粒混凝土的力学性能,并降低了其强度损失。同时,试验结果也表明,当橡胶颗粒体积掺量25%,能够制备出强度在16~32MPa的用于工程实践的橡胶颗粒混凝土。     

密炼机混炼工艺及其影响因素

密炼机混炼工艺及其影响因素归纳如下：（1）再细粉碎（破碎）把较大的炭黑团块、附聚体或块状配合剂再细粉碎为较小的颗粒，以便混入橡胶中：同时也把大块胶料打碎成小块胶料，以适应后续的混合过程。     

橡胶细集料掺量及粗细程度对混凝土抗盐冻性能的影响

以橡胶颗粒取代砂子的取代率及细度模数为变量,通过二因素、四水平的正交试验,研究橡胶颗粒掺量和粗细程度对混凝土抗盐冻性能的影响.结果表明,橡胶细集料掺入混凝土中具有引气和填充的双重功效,可显著提高混凝土表面的抗盐冻性能.橡胶颗粒的取代率对混凝土抗盐冻性能影响特别显著,细度模数对混凝土抗盐冻性能影响显著.相对动弹性模量损失最初随着橡胶颗粒取代率的递增而减小,但当橡胶颗粒体积取代率大于40％时,相对动弹性模量损失随着橡胶颗粒取代率的递增而增加.在相同的取代率下,橡胶颗粒越细混凝土的相对动弹性模量损失越小.当橡胶颗粒取代率为40％,细度模数为1.38时,橡胶集料混凝土的抗盐冻等级已达到F500.     

季铵盐作用下微细石英颗粒聚团沉降试验研究

为了掌握季铵盐类药剂对微细石英颗粒聚团沉降效果的影响,以季铵盐类药剂1231、1431、1631、1831作为聚团药剂开展了不同浓度药剂作用下微细石英颗粒聚团沉降试验,通过测定药剂作用后上清液透光率、沉降产率、石英颗粒表面Zeta电位、FTIR测试,考察了药剂浓度对微细石英颗粒聚团沉降行为的影响。结果表明:试验浓度范围内,1231在高浓度下(≥0.8 mmol/L)有利于石英的聚团沉降;1431在0.1~1.6 mmol/L对石英聚团沉降效果较好;1631、1831在低浓度(≤0.2 mmol/L)有利于石英的聚团沉降,在高浓度(≥0.4 mmol/L)不利于微细石英颗粒聚团沉降;季铵盐在石英颗粒表面发生了物理吸附。     

硅灰对橡胶混凝土抗压强度与吸能性能影响试验研究

为提升橡胶混凝土的抗压强度和吸能能力,将橡胶弹性优势与混凝土抗压强度相结合.制作橡胶混凝土试件,保持水灰比不变,分别以0％、20％、40％和60％的四种橡胶颗粒等体积替换混凝土中的细骨料,同时分别掺入0％、5％和10％的微硅灰等质量替代水泥,测试了试件的抗压强度、超声脉冲速度和落球的回弹高度.试验结果表明:随着掺加橡胶颗粒的增多,混凝土的抗压强度和超声脉冲速度迅速降低,加入硅灰可以明显提高抗压强度.橡胶颗粒的加入,使混凝土的吸能效果明显增强.     

橡胶颗粒对自密实混凝土性能的影响

研究了以橡胶颗粒等体积取代细骨料时,不同橡胶颗粒取代量对自密实混凝土的工作性、抗压强度、应力--应变曲线、抗冻性能、抗硫酸盐干湿循环性能以及电通量等性能的影响。结果表明:橡胶颗粒对新拌自密实混凝土工作性和硬化自密实混凝土性能均有较大影响;橡胶颗粒取代量在15%(体积分数,下同)以内时,橡胶颗粒的掺入可较好地改善新拌自密实混凝土工作性;橡胶颗粒可显著提高自密实混凝土的峰值应变以及抗离子渗透性能,橡胶颗粒取代量大于10%时,对自密实混凝土的强度、抗冻性能及抗硫酸盐干湿循环性能有明显不利影响。     

橡胶颗粒表面改性及对水泥砂浆强度的影响研究

以水玻璃和NaOH为橡胶颗粒表面改性剂,比较了两种改性剂改性增强橡胶颗粒-水泥砂浆强度的效果,并考察了水玻璃的模数和浓度对橡胶颗粒表面改性增强水泥砂浆效果的影响.通过SEM和FT-IR分析了NaOH和水玻璃表面改性橡胶颗粒的机理.实验结果表明:水玻璃表面改性橡胶颗粒增强橡胶颗粒-水泥砂浆的效果优于NaOH.水玻璃改性的橡胶颗粒,表面更加粗糙,覆盖块状凝胶凸起,同时表面存在-OH基团和Si-O基团更利于橡胶颗粒与水泥水化产物的结合.随水玻璃模数、浓度增大,水玻璃改性橡胶颗粒-水泥砂浆试样强度逐渐增大,模数对改性效果的影响更明显.     

废旧橡胶混凝土力学性能的研究

采用20目废旧橡胶颗粒等体积取代混凝土中细集料,掺量分别为0％、5％、15％、25％,研究其对混凝土力学性能的影响.结果表明:废旧橡胶混凝土的容重、抗压强度、抗折强度以及弯曲弹性模量均随橡胶颗粒掺量的增加而降低;坍落度随掺量的增加先增大后减小,但均较基准组大;折压比随掺量的增加先减小后增大;最大挠度较基准混凝土有所提高,说明废旧橡胶颗粒的掺入提高了混凝土的韧性.     

橡胶混凝土上浮试验研究

通过进行橡胶净浆试验,砂浆试验,橡胶集料混凝土三部分试验,利用Image-pro plus软件得到橡胶颗粒沿高度分布图,研究橡胶在各试件的上浮情况.试验结果表明:三种试验中浆体的流动度以及颗粒粒径是影响橡胶集料上浮的主要因素.净浆试验表明橡胶集料上浮情况与水灰比成正比关系,砂浆试验表明砂等细集料的掺入对橡胶集料上浮情况起抑制作用.混凝土试验表明坍落度不宜大于15 cm,振捣时间宜于5～15 s,当坍落度小于15 cm时,50目橡胶颗粒在混凝土中分布更均匀,当坍落度大于15 cm,20目与50目橡胶颗粒都上浮非常严重,并出现分层离析现象.     

橡胶处理方法对橡胶混凝土路用性能的影响

分别采用水、甲醇溶液、烷基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)乳液、氢氧化钠(NaOH)溶液对橡胶颗粒进行处理,考察了不同橡胶处理方法及橡胶颗粒用量对橡胶混凝土的强度、抗冲击性能及抗冲磨性能的影响。结果表明,随着橡胶颗粒用量的增加,橡胶混凝土的抗压强度、抗拉强度均呈下降趋势,抗冲击性能、抗冲磨强度均提高。采用NaOH溶液对橡胶颗粒处理效果最佳,处理后橡胶混凝土的综合性能较佳。OP-10乳液对橡胶颗粒的处理效果仅次于NaOH溶液,水处理对橡胶颗粒改性效果较差。     

快速流化床颗粒团絮特征的MP-PIC数值模拟

为了研究快速流化床颗粒的团絮特征,建立了基于多相质点网格法的快速流化床气固多相流三维数理模型,气相场采用大涡湍流模型,通过求解牛顿运动方程得到颗粒相运动信息,气固间相互作用力采用Gidaspow曳力模型,固体间作用力通过计算颗粒应力梯度得到。基于该模型,对三维快速流化床上升管（H=3 m、d=0.1 m）气固流动开展了数值模拟,并与实验进行了校正,研究了在气速工况U_g=5.28 m·s^-1下的颗粒（ρ_p=2650 kg·m^-3、d_p=250 mm）团絮性质,实现了对上升管内颗粒团絮的基本类型（条形团絮、马鞍形团絮、U形团絮）的成功预测,并揭示了不同类型团絮在上升管内形成、发展、聚并直至破碎的演化规律。结果表明,上升管径向颗粒团絮的平均颗粒浓度分布呈现中间低两边高的环核结构,颗粒团絮速度的分布与其相反;随着轴向高度的增加,颗粒团絮的颗粒浓度逐渐降低而速度逐渐增加,但达到一定高度后变化减缓。     

快速流化床颗粒团絮特征的MP-PIC数值模拟

为了研究快速流化床颗粒的团絮特征,建立了基于多相质点网格法的快速流化床气固多相流三维数理模型,气相场采用大涡湍流模型,通过求解牛顿运动方程得到颗粒相运动信息,气固间相互作用力采用Gidaspow曳力模型,固体间作用力通过计算颗粒应力梯度得到。基于该模型,对三维快速流化床上升管(H=3 m、d=0.1 m)气固流动开展了数值模拟,并与实验进行了校正,研究了在气速工况Ug=5.28 m?s-1下的颗粒(ρp=2650 kg?m-3、dp=250μm)团絮性质,实现了对上升管内颗粒团絮的基本类型(条形团絮、马鞍形团絮、U形团絮)的成功预测,并揭示了不同类型团絮在上升管内形成、发展、聚并直至破碎的演化规律。结果表明,上升管径向颗粒团絮的平均颗粒浓度分布呈现中间低两边高的环核结构,颗粒团絮速度的分布与其相反;随着轴向高度的增加,颗粒团絮的颗粒浓度逐渐降低而速度逐渐增加,但达到一定高度后变化减缓。     

基于微分代数积分矩量法的聚并器超细颗粒聚团研究

研究聚并器内布朗聚团和湍流聚团引起超细颗粒聚团,特别考虑颗粒之间近程力（范德华引力、静电斥力）和颗粒与气体之间的流体力学作用力对颗粒聚团的影响。基于FLUENT软件UDF功能自定义聚团核,考虑颗粒之间近程力和流体力学作用力对聚并率的影响,引入碰撞效率α对聚团核进行修正,得到修正湍流聚并模型并将该模型与理想湍流聚并模型进行比较。应用群体平衡模型（population balance model,PBM）耦合CFD对颗粒聚团过程进行数值模拟,并采用微分代数积分矩量法（DAE-QMOM）求解群体平衡方程。结果表明：理想湍流聚并模型与实验结果误差为8.92%,而修正改进的湍流聚团模型与实验结果误差仅为3.35%,更加符合实际情况;微分代数积分矩量法具有较高的效率,而且误差较小,相比PD积分矩量法有明显的优势,稳定性也比较突出。     

高温橡胶废气在电滤装备中的流场特性研究

为研究板式电滤装备对橡胶行业燃烧所产生高温烟气的净化效果,建立了板式电滤装备的物理模型,分析板式电滤装备内部复杂的流场特性以及不同温度橡胶烟气对装备内部电场分布和净化效率的影响,利用FLUENT对烟气温度为323~673 K时板式电滤装备的收尘过程进行了数值模拟。结果表明:在相同放电电压下,烟气的温度越高,电荷密度越低,电场强度越小,烟气中细颗粒物所受静电力越小;温度升高会增强细颗粒物与流体间的相互作用,表现在气体粘度和颗粒曳力增大,从而降低了净化效率,尤其是对粒径在1μm以下的细微颗粒物,其净化效率减小得更为明显。     

泡罩型气体分布板强化细萤石颗粒流化行为研究

通过改造气体分布板的结构,探索细萤石颗粒的流化强化方法.结果表明:采用泡罩型气体分布板流化细萤石颗粒,流化分率可达85％,床层膨胀比可达1.75,与孔板型气体分布板比较,提升效果明显.通过声信号检测和计算流体动力学(CFD)模拟,发现通过破碎流化床底部带沟流的固定床区,泡罩型气体分布板可以实现对细萤石颗粒流化质量的强化...     

FCC提升管反应器中颗粒聚团对裂化反应的影响

在对气固流动体系颗粒聚团实验现象分析的基础上,以减压馏分油裂化反应为例,对反应器中最常见的球形和椭球形聚团上的流动、传热和反应过程进行了模拟计算,得到了聚团内外油气和催化剂颗粒的速度分布、温度分布、浓度分布以及反应速率分布。研究结果表明,催化剂颗粒聚团的存在阻碍了油气与催化剂颗粒的充分接触,进而造成系统内速度和温度的不均匀分布,影响了裂化反应的发生,使得有颗粒聚团时的一次反应速率明显低于无聚团时的反应速率,颗粒聚团显著影响了油气在颗粒上的反应时间,最终导致气体和焦炭产率升高,对裂化反应产品收率分布十分不利。     

基于微分代数积分矩量法的聚并器超细颗粒聚团研究

研究聚并器内布朗聚团和湍流聚团引起超细颗粒聚团,特别考虑颗粒之间近程力(范德华引力、静电斥力)和颗粒与气体之间的流体力学作用力对颗粒聚团的影响。基于FLUENT软件UDF功能自定义聚团核,考虑颗粒之间近程力和流体力学作用力对聚并率的影响,引入碰撞效率α对聚团核进行修正,得到修正湍流聚并模型并将该模型与理想湍流聚并模型进行比较。应用群体平衡模型(population balance model,PBM)耦合CFD对颗粒聚团过程进行数值模拟,并采用微分代数积分矩量法(DAE-QMOM)求解群体平衡方程。结果表明:理想湍流聚并模型与实验结果误差为8.92%,而修正改进的湍流聚团模型与实验结果误差仅为3.35%,更加符合实际情况;微分代数积分矩量法具有较高的效率,而且误差较小,相比PD积分矩量法有明显的优势,稳定性也比较突出。