压力脉动法预测声场流化床最小流化速度

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,采用压力探针研究了声场流化床FCC和石英砂颗粒的流化特性,考察了声压级和频率对颗粒最小流化速度的影响。结果表明:无声场条件下,压力脉动标准方差随表观气速的增大而线性增大,声场的引入可以显著降低颗粒最小流化速度,声压级越大颗粒的最小流化速度越小;固定声压级改变声波频率,发现频率在300 Hz时颗粒最小流化速度最小。对不同声场条件下最小流化速度进行拟合,得到了声场流化床最小流化速度预测关联式。     

利用光反射探测流化床中颗粒的动力学行为

采用光导纤维探测了二维流化床中运动颗粒的反射光.光探头包含三根光纤,中间一根用于发射光,上、下各一根接收粒子反射光.颗粒速度由两路反射光强度的相关分析给出.测量给出的光脉冲信号幅值和宽度随颗粒反射面积的增加而增大.三种流化数下测得的颗粒上升速度范围为0.1—0.5 m/s.床中心和过渡区测得的颗粒上升速度随流化数的增大而增大.近壁区内颗粒主要显示下降运动以及偶然的上升,尤其是在流化数较大时颗粒下降运动更明显.     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

褐煤微波流化床干燥数值模拟及实验研究

基于欧拉多相流模型对微波流化床褐煤流化特性和干燥特性进行了数值模拟和实验研究。结果表明:随着微波功率和热风速度的增大,微波流化床褐煤的流化质量显著提高,干燥速率也随之增大。通过与实验结果对比发现,褐煤含水率数值模拟值稍微低于实验值。褐煤微波流化床干燥传热系数随着微波功率、气体温度和气体速度的增大而增大,随着干燥时间的延长传热系数则逐渐减小。     

微小液固流化床的流化特性

在高405mm、直径15mm的微小液固流化床中,以水为流化介质,3组不同颗粒为床料,考察了填料高度、颗粒粒径及密度对床层膨胀、液速-压降曲线、最小流化速度和流化质量的影响。实验结果表明:随流速的增大,微小流化床依次出现了固定床、均匀膨胀及流体输送3种流型。各流型操作流速范围不受填料高度影响,但随着颗粒粒径及密度的减小,均匀膨胀区的流速范围减小,最小流化速度降低。随填料高度的增加,床层膨胀率降低,且流化质量提高;颗粒粒径和密度越小,床层膨胀率受液体流速的影响越明显,获得的流化质量越高。     

宽筛分颗粒高压热态最小流化速度的实验研究

在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,以4种不同平均粒径的宽筛分颗粒为实验物料,研究了在压力(0.1～4.5 MPa)和温度(20～800℃)范围内实验物料的最小流化速度。实验结果表明:在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小。而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料的种类的不同而有明显的差别。基于Ergun方程和床层受力分析,得到了最小流化速度的计算式,给出了高温高压宽筛分颗粒流化床最小流化速度合理计算步骤,并与其他研究者的关联式和实验结果进行了对比,结果表明本文提出的预测方法与实验结果吻合较好,相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。     

聚乙烯粉末在流化床干燥器内的流化特性的研究

在φ146 mm×8 mm 的耐热玻璃制流化床干燥器内,以聚乙烯粉末体为实验物料,细河沙和球形硅胶为对比物料,测定了三种物料在三种不同填充高度的流化现象,流化开始前的压降,流化曲线及临界流化速度,浓相区及稀相区高度,考察了上述各项的影响因素,提出了操作条件下的实验准数关联式.探讨了粉末状颗粒在流化过程中形成“颗粒群”而又能迅速解体这一特点,为聚乙烯粉末体的流化干燥及流化干燥器设计提供流体力学参数.     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

板底脱空对水泥混凝土路面板动力响应分析

为了分析板底脱空对水泥混凝土路面板的动力响应,基于流固耦合原理建立了考虑板与板相互作用的9块水泥混凝土路面板脱空有限元模型,分析在行车荷载作用下,车辆参数(均布质量、作用面积和运动速度)、路面板参数(路面板厚度、纵横缝分布钢筋等)以及板下地基脱空(不同脱空面积、不同位置以及脱空处不同含水量)对路面结构作用力的影响;探讨了接缝处布设钢筋的9块板水泥混凝土路面结构的动态弯沉、最大弯拉应力和水压力的变化规律.结果表明:无论脱空与否板角隅处脱空区域水泥混凝土路面板顶的表面弯沉、弯拉应力明显大于纵缝脱空区域;弯沉和弯拉应力随着脱空面积的增大而增大;脱空区域不同含水量对板弯沉和弯拉应力影响不大.随着脱空面积的增大,基层脱空区域底面受水压力呈线性增长的趋势,其中板角隅处脱空区域水压力明显大于纵缝脱空区域.     

气-固环隙流化床纳米TiO_2聚团的流化特性

在高640 mm,内外径分别为140 mm和180 mm的环隙流化床反应器内,选用平均粒径为20～30 nm的TiO2催化剂P25进行冷态流化实验。运用预测颗粒粒径模型,应用计算流体力学软件FLUENT 6.2对流化床内床层局部固含率和压降进行了模拟计算。模拟结果显示:气体进入分布板之后呈螺旋状上升;环隙流化床内径向局部固含率分布呈现W形状,而且局部固含率随着床层高度的增高而增大。模拟结果与实验数据基本一致,说明纳米TiO2催化剂颗粒在环隙流化床中以微米级的聚团形式流化。     

Effect of the distributor plugging ways on fluidization quality and particle stratification in air dense medium fluidized bed

Gas-solid fluidized bed separation is a highly efficient and clean technique for coal separation, and can effectively remove ash and sulfur contained gangue minerals from coal. However, the fine coal plugging distributor often leads to uneven fluidization and affects the separation effect. In this paper, different plugging ways were designed to study their effects on the fluidization characteristics and particle mixing. It was found that when the plugging phenomenon occurs, the minimum fluidization velocity of the fluidized bed gradually decreases as the plugging area enlarges. The difference between the top and the bottom of the bed minimum fluidization velocity increases accordingly, and a “stagnation phenomenon” occurs in the bed. The standard deviation of pressure fluctuations at the top of the bed is smaller than that at the bottom of the bed, which is the opposite of normal conditions. As the area of the plugging increases, the dead zone on the side wall of the fluidized bed significantly increases. The size of the dead zone is rapid reducing at the initial stage. It was noticed that the stratification of the low-density products is particularly affected by plugging, whereas the stratification of high-density products is not obviously influenced by certain conditions.     

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响，研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高，以Geldart B类和D类颗粒为实验物料，进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明，搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响，但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大，压力脉动的标准偏差减小，最小鼓泡速度增加. 最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后，压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率，流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.     

Effect of agitation on the characteristics of air dense medium fluidization

In order to study the effect of agitation on the characteristics of air dense medium fluidization, we designed and constructed an agitation device. Analyses were then conducted on the fluidization characteristics curves, the bed density stability and the average bubble rise velocity Uaunder different agitation conditions. The results indicated that a lower bed pressure drop(without considering lower gas velocity in a fixed bed stage) and higher minimum fluidized velocity are achieved with increasing agitation speed.The height d(distance between the lower blades and air distribution plate) at which the agitation paddle was located had a considerable effect on the stability of the bed density at 9.36 cm/s U 10.70 cm/s. The higher the value of d, the better the stability, and the standard deviation of the bed density fluctuation r dropped to 0.0364 g/cm~3 at the ideal condition of d = 40 mm. The agitation speed also had a significant influence on the fluidization performance, and r was only 0.0286 g/cm~3 at an agitation speed of N = 75 r/min. The average bubble rise velocity decreased significantly with increasing agitation speed under the operating condition of 1.50 cm/s U–U_(mf) 3.50 cm/s. This shows that appropriate agitation contributes to a significant improvement in the fluidization quality in a fluidized bed, and enhances the separation performance of a fluidized bed.     

分形技术在气固流化床起始流化状态研究中的应用

基于分形技术研究了气固流化床从固定床向流态化床转变过程中压力波动信号的有关特性．目的在于寻求判断这种转变的方法．在将分数布朗运动(fBM)作为压力波动信号数学模型的基础上,采用R／S分析法从信号的时间序列中提取出Hurst指数,并观察它在不同表观气速下的变化．实验结果表明,信号的Hurst指数在起始流化速度附近有一个强劲的峰值,运用Hurst指数可进行起始流化速度的估计．     

流化床垃圾焚烧炉物料混合特性试验研究

采用焚烧方法进行城市生活垃圾处理时,由于国内垃圾混合收集的特点,大量尺寸较大的物料如建筑垃圾等都入炉燃烧,如不及时排出将影响床内物料的流化质量．针对这一问题,研究开发了异重流化床垃圾焚烧技术,采用倾斜布风板、导向风帽将这些惰性物料有效地排出炉外,依据这一技术,成功投运了一台150t／d处理量的垃圾焚烧炉,对水平布风板和倾斜布风板在使用普通风帽和导向风帽时的物料混合特性进行了对比研究．     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

深床型流化床块煤选矸的试验研究

在深床型高密度浓相流化床特性参数研究的基础上,分析了床层高度对气泡,密度的均匀稳定性,功率消耗的影响,对50－300mm粒级的大块煤进行了实验分选试验,结果表明：分选精度是令人满意的,可能偏差值为0．02－0．03;随着床层高度的增加,所需风压及功率增大,膨胀率有所降低,而床层密度的稳定性和起始流化气速几乎不变,深床型空气重介流化床分选方法为块煤排矸提供了一条新途径。     

大颗粒流化床动力学相似性研究

为获得大颗粒流化床放大的理论依据及工业大颗粒流化床内部的动力学信息,在前人的相似性研究基础上,以两相流理论为基础对已有流化床动力学相似条件进行简化,获得了大颗粒流化床的动力学相似条件,该相似条件包含6个无量纲参数,即傅鲁德数、表观风速与临界流化风速的比值、静床高和床径的比值、固气密度比、颗粒球形度和颗粒粒径分布参数.经实验验证该相似条件是正确的,可以用于指导大颗粒流化床模型的放大.