上浮颗粒特性对三相搅拌槽内固-液悬浮及气-液分散的影响

在直径为0.476m(T)的椭圆底有机玻璃搅拌槽中,采用作者此前研究优选的多层组合桨(HEDT WHD WHU),分别选用粒径在0.5至4mm、密度范围在900至955kg(m(3的聚丙烯(PP)颗粒及粉料、低密度聚乙烯(LDPE)颗粒、高密度聚乙烯(HDPE)颗粒作为上浮固体,操作液位为1.5～1.8T,研究了颗粒特性及操作液位对空气-水-上浮固体三相体系的固-液悬浮及气-液分散性能的影响.结果表明:对于同种颗粒,其表面状态对悬浮特性有较大的影响,颗粒表面因含有少量残余溶剂而呈现部分憎水特性时,达到液面处颗粒停留时间不大于1～2秒的临界悬浮状态所需搅拌转速及输入功率显著增加;此时减少上层桨与液面的距离对降低临界悬浮转速及功率有较大贡献.当颗粒种类不同,表面状态及粒径相近时,液固密度差越大,所需悬浮转速越高;但相同输入功率及表观气速时的气含率相差不大.液固密度差相近时,颗粒越小越易被悬浮,但颗粒越小浓度增加使三相体系的气含率降低的幅度越大.对于不同颗粒所得气含率关联式及悬浮特性研究结果可为工业气液固搅拌槽/反应器的优化设计提供参考.     

下沉颗粒三相临界搅拌转速

分析了颗粒悬浮过程及其动力,综述了结构因素（如釜底形状,搅拌浆型,气体分布器）,操作因素（如搅拌转速,气体流量,颗粒分率等）及物性因素（颗粒直径,密度等）对下沉颗粒气液固三相体系的临界搅拌转速等工艺参数的影响,对不同的工艺情况推荐了适宜的结构因素。     

固体颗粒对强化传递性质的多相气升式反应器流体力学影响

研究了加入机械搅拌和静态混合器后对多相气升式反应器流体力学性能的促进作用,重点考察固体颗粒的直径、固含率（固体质量分数,下同）对液体循环速度、气含率（气体体积分数,下同）等的影响。实验证明,对液体循环速度来说,在多相流中并非通气量、搅拌转速越大越好。对气含率而言,多相气升式反应器不但存在临界颗粒直径和临界固含率,还存在一个临界表观气速,在此气速以下,才能产生气含率随固含率增加而增加的现象。最后对气含率、固含率及能量耗散速率作了关联。     

气固移动流化床干燥器流化与传热特性研究

以不同粒径的分子筛颗粒与炼焦煤颗粒为原料分别在气固移动流化床干燥器内进行了双组分颗粒分级流化行为特性与气固间传热特性的实验研究。考察操作气速、颗粒直径与不同粒径配比的变化以及搅拌转速对床层阻力的影响,并对流化状态加以描述分析,研究了干燥器气固间传热特性,得出了相应的表面传热系数关联式,计算值与实验值的误差小于15％。     

循环流态化：（Ⅱ）气—固流动规律

循环流态化气、固两相流动行为是比较复杂的,它不仅取决于气体速度、颗粒循环速率以及气、固物性;而且受设备条件(床层直径、床层高度、进、出口结构、内部构件等),操作温度和压力等因素的影响。循环流态化气、固流动的基本特征,表现在局部结构上是存在颗粒的聚集现象,表现在整体结构上为存在颗粒浓度、气体、固体运动速度等的轴、径向不均匀分布。这种局部和整体宏观上的不均匀性,相互影响,相互关联,是表征循环流态化气、固两相流动行为的重要因素,也是研究和改善循环流化床反应器的基本课题。     

气泡细化过程中气含率的实验研究

应用压差法测定局部气含率,用膨胀法测定平均气含率.分别讨论了中心和偏心搅拌模式下气体流量、搅拌转速等因素对局部气含率和平均气含率的影响,以及局部气含率沿径向的变化规律.结果表明,中心双向搅拌和偏心单向搅拌均可显著提高气含率,且后者更有效;在筒内壁附近的气含率无论何种搅拌方式均随着气体流量的增大而增大;中心搅拌下的气含率随着径向距离的增大而下降,但偏心搅拌则在不同的位置气含率沿径向的变化表现出不同的变化趋势:平均气含率无论中心和偏心搅拌均随流量增加,但随转速的增加中心搅拌模式下气含率变小而偏心搅拌模式下的则增大.     

气固搅拌流化床的床层压降

通过测定搅拌流化床的压降与表观气速的关系，研究了搅拌转速和桨叶形式对流化状态的影响。发现水平搅拌桨叶更有利于破碎气泡，增强气固接触；垂直桨叶则趋于诱导气泡的产生与长大。在流态化阶段，床层压降保持定值，该定值与搅拌转速和叶片形式没有关系。     

采煤机气幕隔尘技术研究

通过在采煤机机身上安装气幕,利用气幕隔断技术控制采煤机滚筒产生的呼吸性粉尘向采煤司机处的扩散。以气固两相流作用原理为基础,粉尘固体颗粒的物性及粉尘颗粒的受力分析为研究对象,分析固体颗粒在气流中的运动规律,通过数值模拟及分析,确定气幕隔尘效果的影响因素。     

移动床除尘器捕集颗粒喷动再生的主要操作因素

通过对喷动再生操作前后的捕集颗粒进行采样,考察粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量等操作因素对再生效果的影响。结果表明,粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量为影响喷动再生效果的主要操作因素,随粉尘/捕集颗粒比增大、提升管气速增大、颗粒循环量减小,粒级效率增大;喷动再生器在提升管气速较高时,再生效率较高,但若提升管气速过高,捕集颗粒同样会随灰尘一起被带出;喷动再生过程不可避免地造成捕集颗粒的磨损,合适的提升管气速对整个喷动再生系统至关重要,一般为捕集颗粒带出速度的1.1?1.3倍。     

基于Lattice-Boltzmann方法的纳米颗粒多孔介质导热特性

为研究气凝胶纳米颗粒的导热特性,提出了一种基于随机统计原理的构造气凝胶多孔介质介观尺度三维物理模型的方法。模型中颗粒空间分布、粒径分布及孔隙率可以根据实际气凝胶微尺度结构数据调整。基于所构造的物理模型,采用D3Q15LBM进行了数值模拟。分析了颗粒尺寸、孔隙率等因素对气凝胶导热性能的影响规律,即在既定孔隙率下,热导率随粒径增大而减小;既定粒径下,随孔隙率的递增热导率先下降后上升;颗粒尺寸不均匀性对热导率的影响甚大。模拟与实验结果相吻合。研究工作对优化气凝胶导热性能,提高其有效热导率的预测精度具有参考价值。     

单孔射流流化床内颗粒混合特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系下,采用离散单元法对单孔射流流化床内颗粒混合特性进行了数值模拟。引入混合指数对床内轴向及径向布置的颗粒混合质量进行定量分析,并研究了不同表观气速、不同弹性系数对颗粒混合特性的影响。模拟得到了颗粒轴向及径向混合序列图、气体和颗粒速度分布、整床颗粒混合指数分布、参量变化时整床颗粒混合指数分布。结果表明：流化床床层内颗粒混合速度受颗粒内循环能力和颗粒扩散能力的综合作用。单口射流喷动流化床颗粒轴向混合速度主要由颗粒内循环速度决定,颗粒径向混合速度主要由颗粒扩散能力决定。表观气速增大时,颗粒内循环速度增加,从而加快了颗粒轴向混合进程,但对颗粒径向混合影响微弱;弹性系数增大时,颗粒混合速度及混合质量均下降,并且弹性系数增大对颗粒径向混合进程影响小于颗粒轴向混合。     

卧式双轴搅拌床反应器混合特性研究

本文对卧式双轴气相聚合搅拌床反应器的混合特性进行了实验研究。以三氧化二铝粉体和氯化钾粉体分别为主体物料和示踪物料,用电导法考察了搅拌转速、器内物料的装料高度及通气速率对该搅拌床反应器的混合特性的影响并获得了相应的关联式。结果表明,弗鲁德数、无因次装料高度及通气速率对混合特性有明显的影响。     

Mixing–segregation phenomena of binary system in a fluidized bed

A study on mixing–segregation phenomena in a gas fluidized bed of binary density system was performed by analysis of the residence time distribution and mixing degree. The effect of particle mixing on the residence time distribution and solid mixing was studied in a binary particle system with different densities. Residence time distribution curve and mean residence time of each particle were measured according to the flotsam particle size, mixing ratio and gas velocity in a gas fluidized bed (0.109 m I.D., 1.8 m height). The characteristics of residence time distribution and the deviation of mean residence time of each particle are consistent with previous mixing index based on the axial concentration of jetsam. From this study, mixing index of binary particle system with different densities should be considered by not only axial concentration distribution of jetsam particle but also characteristics of residence time distribution. This result suggests that the solid movement by fluidization gas is more important than solid axial dispersion.     

微型流化床内混合特性的数值模拟

微型流化床反应分析仪是中国科学院过程工程研究所研制的具有等温微分反应特性,且适合于气固反应分析的新仪器。细微样品与高温流化介质的瞬间混合是该仪器实现等温微分的必要条件。针对如何满足该要求,基于欧拉多流体模型对连接不同进样器的微型反应器本体进行了三维数值模拟,得到了不同喷口结构和位置下的流动图景及混合区浓度的相对标准偏差曲线,定量表征了各种进样器的混合质量。同时采用高速摄像手段获得了冷态实验中颗粒流动的快照,验证了模拟计算结果的可靠性。模拟结果对脉冲射流微量进样器结构的优化提出了如下建议：进样细管应避免采用弯角喷口,弯角结构会导致脉冲进样载流气喷出方向与流化气流相逆,使得细微颗粒试样堆积滞留,影响混合效果。     

Critical impeller speed for solid suspension in multi-impeller three phase agitated contactors

The critical impeller speed for solid suspension in gas-liquid-solid systems has been measured in multi-impeller agitated contractors of 0.15 and 0.30 m and ID and 1.0 m height. Three types of impellers, i.e. disk turbine (DT), pitched turbine downflow (PTD) and pitched turbine upflow (PTU) were used. Air, deionised water and sand particles were used as the gas, liquid and solid phases, respectively. The superficial gas velocity and solid loading were varied in the ranges 0–15 mm/s and 0.5 to 10% w/w, respectively. The effects of impeller type and its diameter, particle size and loading and gas flow rate were studied. Some measurements of gas hold-up and mixing time were also made in order to get some insight of the hydrodynamic behaviour of the reactor. The critical impeller speed for solid suspension in the presence of gas (n_isg) was found to be more than that in the absence of the gas and the increase of critical speed correlated well with the gas flow rate. The influence of particle—liquid parameters on solid suspension speed in the gassed system was similar to but relatively weaker than that in the ungassed condition.     

连续进出料鼓泡流化床颗粒停留时间分布

针对双流化床气化或双床热解气化工艺中鼓泡床反应器的设计,采用脉冲法研究了Geldart B类固体颗粒在连续颗粒进料和出料的矩形流化床内的停留时间分布(RTD),考察了气速、床料高度、粒径、物料流率等操作参数对RTD的影响. 结果表明,物料流率、床料高度、粒径是影响颗粒RTD的主要因素,而气速则是次要因素. 随物料流率和粒径增加,鼓泡床内颗粒流动向平推流靠近;随床料高度增加,物料在床内的混合更加充分,颗粒流动向全混流靠近. 根据实验结果,推荐采用比理想平推流时间低9%~18%计算平均颗粒停留时间.     

撞击流中颗粒旋转特性

搭建了研究撞击流中颗粒旋转特性的气固两相撞击流实验台,使用高速摄像机拍摄一个截面为0.15 m×0.08 m的撞击区域内固体颗粒的运动。利用所搭建的实验台设置了单喷口和双喷口两种实验方式来研究颗粒旋转影响因素,得出撞击流内颗粒的旋转特性。结果表明:固体颗粒在气相中运动过程一直伴随着其自身的旋转;气相场对颗粒转速的影响较小,可忽略不计;相同实验条件下,颗粒直径越小其转速越大;颗粒以及气相速度越大,则固体颗粒在碰撞后的转速越大,当加速气相速度为25 m·s^-1,氧化铝陶瓷直径为0.003 m时,颗粒碰撞前后转速差平均值可达280 r·s^-1;颗粒间碰撞过程中,颗粒相对运动偏置角度对转速变化影响很小。     

回转干馏炉内颗粒间传热特性的数值模拟

将离散元方法与颗粒热传导模型相结合,研究了页岩灰颗粒与油页岩颗粒在回转干馏炉内的混合传热过程,采用混合指数、颗粒平均温度和温度标准偏差作为评价混合传热效果的指标,分析了填充率、炉体转速、油页岩粒径及抄板形式对颗粒间混合传热特性的影响规律。结果表明,炉体转速和油页岩粒径是影响颗粒混合传热效果的主要因素,而填充率和抄板形式对混合传热效果的影响相对较小。当炉内未设抄板时,随着填充率和油页岩粒径的增大,颗粒间分层现象使混合传热效果变差,而随炉体转速的提高传热效果呈现出先增强后减弱的趋势;设抄板时,抄板形式对炉内颗粒间的混合起到不同程度的扰动作用,从而使传热效果得到显著改善。     

1种上行气固分离装置的冷态实验研究

对1种基于离心和惯性协同作用机理的新型气固分离装置进行了结构考察和改进。优选出最佳分离器结构。以废催化剂为原料，对固含量、风速、挡板和原料粒度等影响其分离效率和压降的各因素进行了考察分析。结果表明，固体含量、风速、挡板以及原料粒度对分离器性能均有不同程度的影响．分离器压降与气体所占的相对空间和排气管内旋流中心偏离轴心的程度有关。固体出口处的缩1：7可以减少分离过程中的返混现象。     

Fundamental studies on the hydrodynamics and mixing of gas and solid in a downer reactor

The effect of flow direction on hydrodynamics and mixing in the upflow and downflowcirculating fluidized beds is discussed in details.Similar profiles of gas and solids velocities andsolids concentration are found in both risers and downers.When the flow is in the direction ofgravity(downer),the radial profiles of gas and particle velocity are more uniform than that inthe riser,the solids mixing is very small and the flow pattern approaches plug flow,while theflow is against gravity(riser),the solids backmixing significantly increase and the flow pattern isfar from plug flow.Among many of factors the flow direction has the largest influence onhydrodynamics and axial mixing of gas and solids.