流化床换热器中液固两相流传热的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热,对流化床换热器中的液固两相的传质及传热进行数值模拟,建立了液-固两相流控制方程,通过FLUENT进行数值计算.计算结果表明:随着热通量的增加,流场的速度、湍流强度和壁温均升高.计算结果与试验结果一致.     

循环流化床换热器中液固二相流的数值模拟

在循环流化床换热器的流体中加入固体粒子,可以对边界层有扰动作用,加快换热器中的传质与传热.对流化床换热器中的液固二相进行数值模拟,分别讨论了固体粒子对液体动量方程、k-ε方程及能量方程的影响,在单液相方程的基础上进行修正,建立了相应的液固二相流控制方程,确定了物理模型及边界条件.利用FLUENT进行数值计算,分别讨论了...     

利用套管结构实现液固均匀分布

基于分支管路原理和液固流态化的性质,提出了一种用于多管液固循环流化床的组合式液固分布器.利用建立的小型冷态试验装置,考察了管束中的颗粒循环速率和固含率.试验结果表明,在多管循环液固流化床下管箱安装组合式分布器可以实现固体颗粒在管束中的均匀分配.     

组合式液固分布器中预分布器结构优化

介绍了一种用于液固循环流化床换热器中的组合式固液分布器。利用体积容积法、U形管压差计和刻度尺研究了固液预分布器的结构形式在不同表观液速和液体黏度下对各管束中的固含率、下管箱静压降及床层高度的影响。采用标准差函数进一步衡量了管束间固含率的均匀程度。实验结果表明,双层挡板式预分布器在较低的下管箱静压降和床层高度下能将固体颗粒均匀地分布到各换热管束中。     

气液固循环流化床换热器中预分布器结构的优化

引言 气液固循环流化床换热器是将循环流化床与沸腾传热两项技术结合而开发出的一种新型高效传热和防、除垢设备.国内外众多学者对此设备进行了研究[1,2].然而,关于此换热系统正常运转的核心技术--颗粒分布技术的文献较少.荷兰的Klaren申请了专利[3],叶施仁等[4]设计了单层孔板式固液分布器,姜锋等[5]选取直径小于下管箱直径的多孔板作为固液分布器,但上述固液分布器的大规模工业应用未见相关报道.     

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。     

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。     

多相气升式环流反应器局部相含率和环流速度

气升式环流反应器流动特性研究大多都局限于流动参数的平均特性研究,涉及气-液-固系统流动特性的研究也较少。在200×2500mm气升式环流反应器内,实验研究了空气-水两相及空气-水-玻璃珠三相体系中局部气、固相含率以及浆(液)相环流特性等随操作条件以及液、固相物性的变化规律。结果表明:1两相体系导流筒中截面平均气含率轴向分布有局部极大值,而固体和乙醇的加入使得气含率轴向分布平缓;2两相体系循环液速在导流筒中呈径向抛物分布,在环隙分布较均匀,加入固体和乙醇后对循环速度分布和大小影响不大;3三相体系中导流筒内固含率沿轴向升高呈增大趋势,环隙内轴向分布均匀;导流筒内、外固含率径向分布均不均匀,以近壁处为大;加入乙醇后对固含率分布影响不大。     

水平液固循环流化床颗粒分布状况的实验研究

为使水平液固循环流化床换热器更好地强化传热和防垢、除垢,管中颗粒的分布是关键,因此对卧式换热器前管箱进行改造,采用双进料口并在前管箱加入挡板,使得颗粒在管路中分布均匀。在实验中自行设计了一套水平多管液固循环流化床实验装置。采用CCD图像采集系统,获得了颗粒的运动及分布状况。研究表明:挡板的角度、颗粒密度等对颗粒分布性能都有较大影响。通过对实验结果的分析,得到了使固体颗粒在管束中分布效果较好的挡板角度以及较适宜颗粒分布的运行参数,以指导工程放大应用。     

液固分布器的数值模拟和结构优化

流化床内液固两相流的均布问题一直是制约流化床发展的难点。本文采用颗粒动力学双流体模型来描述液固两相流，应用CFD方法模拟了二维液固流化床换热器下管箱中的流场流动特性，并用模拟手段优化了下管箱中液固分布器的结构参数。模拟结果与试验值吻合较好，模拟结果表明：在V型挡板角度小于滑落角的挡板型式下，多孔板的开孔率在35%左右，开孔直径大小在12mm左右时，下管箱中固含率的不均匀度最小，这种结构参数下液固分布器的分布效果最好。     

液固循环流化床两相流动模型

引　言流化床换热器具有防、除垢和强化传热等优点 ,在化工、食品、海水淡化、废水处理等领域具有广阔的应用前景[1].目前 ,流化床换热器历经散式流化床、内循环流化床 ,已发展到外循环流化床换热器[2 ],它要求在较稀的颗粒浓度 (颗粒浓度小于 5% )、较高的流速 ( 1～ 3ｍ·ｓ- 1)下操作 .流化床换热器中液体流动及颗粒运动状态的研究对流化床换热器的设计和操作具有重要意义 ,但人们对循环流化床换热器中颗粒运动情况的研究还很缺乏 .考虑到循环流化床换热器中的每根换热管都可作为一个独立的循环流化床对待[3].本文试图建立一滑移速度模型…     

分布板对液固流化床换热器颗粒分布的影响

以三维Navier-Stokes方程为控制方程,结合k-ε二方程湍动模型,以直径为1 mm刚玉球作为颗粒相,水为流动相,采用隐式有限体积法对流化床换热器内的液固二项流动进行数值模拟.研究了换热器下管箱安装分布板与否及分布板板面结构形式对颗粒分布的影响,并通过下管箱内压力分布的实验结果对所采用的数值计算方法进行验证.结果...     

循环流化床中C类颗粒连续干燥的研究

循环流化床(CFB)作为一种新兴反应器,其结构简单、气固接触效率高、处理量大,成为气固二相干燥应用研究的新方向.文中在自建的循环流化床(内径0.104 m×高2.35 m)内,以玉米淀粉(dp=8 μm,ρp=800 kg/m3)为C类颗粒,进行了连续干燥.实验初步研究了进料速率、进风温度及气速等操作参数对淀粉平均停留...     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

提升管出口T型弯头压降特性的实验分析

在大型循环流化床装置上,以FCC催化剂颗粒为实验物料,针对提升管出口T型弯头用动态压力传感器测量了操作参数和结构尺寸变化对其压降的影响,系统地分析了T型弯头的压降特性。实验结果表明T型弯头的压降与颗粒浓度呈线性关系,与入口速度（提升表观气速）呈二次方关系;T型弯头出口管截面积的减小使得压降显著增大;T型弯头盲管高度的增加可使T型弯头的压降降低,但是当盲管高度增加到一定值时,压降减小不明显。盲管高度对压降的影响是由于盲管高度的增加改变了提升管上部压力的分布,使T型弯头入口压力减小,导致T型弯头的压降降低;同时盲管高度的增加也使提升管出口区域的负压约束区长度增加。盲管所形成的负压约束区构成了对提升管出口的约束作用,T型弯头的盲管高度越大负压约束区越长,约束作用越强。     

上流锥形亲和层析床的流动特性研究

为了分析流体在上流锥形亲和层析床中的复杂流动情况,运用二相流理论建立了上流锥形床中液固二相流模型,对上流锥形床中的流动状况进行了数值模拟。运用FLUENT计算软件求解模型,得到了上流锥形床中直观的流场分布。分析了入口流速、溶液质量浓度及锥角等参数变化对流场的影响。以吸附剂的利用率和蛋白质的回收率为衡量标准,研究了流体流动状态改变对吸附的影响。运用计算流体力学方法分析亲和层析过程,为新型亲和层析设备的开发提供了崭新的思路。     

液固两相外循环流化床压力波动信号的统计及频谱分析

压力波动信号是表征流化床内流体运动特性的重要信息. 为了更好地了解液固外循环流化床内流体流动特征,在液固外循环流化床中,对床体壁面压力波动信号进行了时域、频域及自相关性分析. 结果表明,沿床体稳定流化段上的压力波动特征相似,流体流动和颗粒运动所引发的压力波动能量频带分别集中在0~10和30~40 Hz之间,压力波动的概率密度近似呈正态分布,液固两相外循环流化床中的压力波动信号介于周期信号和随机信号之间.     

AN EXPERIMENTAL STUDY OF LIQUID-PARTICLE FLOW IN CIRCULATING FLUIDIZED BED

A liquid-solid circulating fluidized bed (LSCFB) is operated at high liquid velocity, where particle entrainment is highly significant and between the conventional liquid fluidized bed and the dilute phase liquid transport regimes. LSCFB has potential applications in the fields of food processing, biochemical processing, and petrochemical and metallurgical processing. It is well known that the flow characteristics in a liquid-solid circulating fluidized bed are different from those of a conventional liquid-solid fluidized bed. The limited studies available in literature do not provide complete understanding of the flow structure in this typical regime.

In the present work, experiments were carried out in a 0.0762 m ID and 3 m height laboratory-scale liquid-solid circulating fluidized bed apparatus by using various solid particles and tap water as fluidizing medium. In the experimental setup, two distributors (specially designed) were used to monitor solid circulation rate in the riser. The effects of operating parameters, i.e., primary liquid flow rate in the riser (Up), solid circulation rate (G_s), and particle diameter (dp), were analyzed from the experimental data. Finally, a correlation was developed from the experimental data to estimate average solid holdup in the riser, and it was compared with present experimental and available data in the literature. They agree well with a maximum root-mean-square deviation of 7.83%.     

流化床液固两相传质过程的模拟研究进展

液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点，已被广泛应用于众多工业过程中。然而，流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性，使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律，无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来，数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述，并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况，进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性，为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。