纳米级SiO2颗粒流化床的塌落行为

在直径为 35mm的小型流化床中考察了纳米级SiO2 颗粒 (商品牌号R972 )的床层塌落行为 .该种经过表面改性的颗粒可以通过自团聚形成稳定、均匀的聚团散式流化 .实验证明 ,这种颗粒的床层塌落行为明显不同于普通的GeldartA类与C类颗粒 ,其塌落过程可分为恒速沉降阶段和减速压实阶段 .通过对塌落速率的分析 ,提出了聚团散式流化的床层塌落机制     

纳米SiO2在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流态化

研究了纳米SiO2在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能,实验中通过测量其床层膨胀曲线、床层压降曲线以及塌落曲线表明:磁性大颗粒在交变磁场下的振动作用可以破碎流化床中纳米SiO2的大聚团.使床层压降和床层膨胀明显增大,流化质量获得显著提高.实验同时考察了磁场强度、磁性颗粒的添加量以及不同的静床高度等参数对流化性能的影响.获得了最佳工艺操作条件.     

纳米级SiO2颗粒流化床的塌落行为

在直径为 35mm的小型流化床中考察了纳米级SiO₂ 颗粒 (商品牌号R972 )的床层塌落行为 .该种经过表面改性的颗粒可以通过自团聚形成稳定、均匀的聚团散式流化 .实验证明 ,这种颗粒的床层塌落行为明显不同于普通的GeldartA类与C类颗粒 ,其塌落过程可分为恒速沉降阶段和减速压实阶段 .通过对塌落速率的分析 ,提出了聚团散式流化的床层塌落机制     

平均粒径对气-固流态化特性的影响

运用一种新型的隔离稀相床层塌落技术,研究了3种不同平均粒径的FCC催化剂流化床层的塌落特性和高表观操作气速条件下床层的乳相结构。实验采用摄像技术,记录了细颗粒床层的塌落过程,获得了床层料面的塌落曲线。考察了颗粒流化床层的乳相和泡相特性,并进一步分析了平均粒径对颗粒床层塌落性质的影响。实验结果表明:在操作气速较高的条件下,在所选用的粒径范围内,平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒的塌落时间最长,乳相密度最小,泡相体积分率亦明显高于较粗颗粒的对应值。这些结果表明平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒具有比较独特的流化性能。     

平均粒径对气-固流态化特性的影响

运用一种新型的隔离稀相床层塌落技术,研究了3种不同平均粒径的FCC催化剂流化床层的塌落特性和高表观操作气速条件下床层的乳相结构。实验采用摄像技术,记录了细颗粒床层的塌落过程,获得了床层料面的塌落曲线。考察了颗粒流化床层的乳相和泡相特性,并进一步分析了平均粒径对颗粒床层塌落性质的影响。实验结果表明:在操作气速较高的条件下,在所选用的粒径范围内,平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒的塌落时间最长,乳相密度最小,泡相体积分率亦明显高于较粗颗粒的对应值。这些结果表明平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒具有比较独特的流化性能。     

液固流化床内床层塌落动态过程的数值模拟

在理论分析液固流化床内床层塌落过程的基础上,对水和玻璃球体系的床层动态塌落行为进行了多相流数值模拟,详细考察了液体速度突然减小后床层表面和分隔界面随时间的变化规律,模拟结果与经典模型预测值相吻合,表明多相流计算流体动力学模拟可以很好地预测液固流化床的床层动态塌落行为。     

纳米二氧化硅的流态化行为及卧式流化床多釜串联模型

采用大型立式流化床,考察了气相法制备的纳米SiO2颗粒的流态化行为,研究了不同进料量下床层压降与气速的关系,得到了纳米SiO2体系的膨胀和塌落曲线. 利用多釜串联模型,研究了卧式流化床内挡板数目、物料流量等因素对纳米SiO2的停留时间分布密度和分布方差的影响. 结果表明,等间距设置2块挡板时,物料流动已明显偏向平推流,多釜串联模型参数N接近4. 在实验研究的基础上,设计了大型卧式流化床结构参数,脱酸后产品SiO2颗粒的pH值可达4.0以上,能满足工业生产需要.     

纳米SiO2中添加大粒径组分的流化性能

以平均原生粒径为10nm的SiO2为原料，采用添加较大球形玻璃珠颗粒的方法，在内径为60nm的有机玻璃流化床中，考察了在不同添加量和不同添加颗粒粒径的情况下，纳米颗粒SiO2在流化性能。实验表明，纳米颗粒SiO2的流化经历了沟流、节涌破碎和聚团4个阶段，但当添加玻璃珠的量大于10：1或添加玻璃珠粒径不大于0．13mm时，SiO2的流化质量较好，并可采用床层压降曲线来表示其流化性能。     

C类颗粒添加纳米细粉后的流态化行为研究

为了研究纳米添加剂对细粉颗粒流化行为的影响,实验选用全床压降、最小流化速度、床层膨胀率、床层塌落曲线等表征细粉颗粒的流化特征。在直径为5.08 cm的小型流化床中研究了纳米添加剂SiO_2 (商品牌号R972)对细玻璃珠颗粒(Geldart A和C类颗粒)流化行为的影响。结果表明加入纳米添加剂后,C类颗粒的流动性得到明显的改善。与GeldartA类颗粒相比,经过表面改性的C类颗粒全床和浓相膨胀率更高,意味着更好的气固接触模式;在相同表观气速下,C类颗粒的流化更均匀,散式化程度更高。以上的发现对于C类颗粒的工业应用具有重要意义。     

气液固三相磁稳定流化床的操作状态对反应结果的影响

以氮气、水、铁粉为气液固三相研究了三相磁稳定流化床的床层操作状态；以重整生成油的烯烃饱和加氢过程为体系，研究了铁粉与大比表面非晶态合金催化剂混合颗粒为固相的磁稳定流化床中床层操作状态对反应结果的影响。找到了有利于气液固三相反应的磁稳定流化床床层操作状态     

原生纳米颗粒SiO_2中添加大粒径组分的流化性能

以平均原生粒径为 10nm的SiO2 为原料 ,采用添加较大球形玻璃珠颗粒的方法 ,在内径为6 0mm的有机玻璃流化床中 ,考察了在不同添加量和不同添加颗粒粒径的情况下 ,纳米颗粒SiO2 的流化性能。实验表明 ,纳米颗粒SiO2 的流化经历了沟流、节涌、破碎和聚团 4个阶段 ,但当添加玻璃珠的量大于10∶1或添加玻璃珠粒径不大于 0 13mm时 ,SiO2 的流化质量较好 ,并可采用床层压降曲线来表示其流化性能     

一个基于双流体理论预测三维流化床内流动特性的数学模型(Ⅰ)气固体系散式或鼓泡流态化特性

将考虑拟平衡状态下颗粒与流体相互作用的附加力添加到基于双流体理论动量方程的数学模型中,用于Geldart A类物料散式流态化和B类物料鼓泡/床层塌落特性的三维数值模拟。该模型主要特点是将表征颗粒离散属性的特征长度视为颗粒直径的同一数量级且只需曳力系数一个关联式来封闭控制方程。在商业软件CFX4.4平台上,通过增加用户自定义子程序模拟了长0.2 m、宽0.2 m和高0.5 m流化床内瞬态流动特性。为了检验数学模型的实用性和数值模拟的可靠性,首先考察了两种A类物料在表观气速为u_mf和1.5u_mf下的散式流态化特性,结果展示出床层均匀膨胀的固有属性。随后,考察了扰动对A类物料在网格尺度上的局部空隙率和固体速度分布以及在设备尺度上床层压降的影响,探索了B类物料在网格尺度上鼓泡和床层塌落以及在设备尺度上鼓泡过程中床层压降和塌落过程中平均床层高度和相界面标准偏差的动态特性。上述模拟结果与经典的Geldart理论、前人的实验或模拟结果相吻合,说明该模型可以用来预报三维气固流化床内A类物料散式流态化和B类物料鼓泡及塌落的时空特性。     

采用床层塌落法对三相流化床尾涡模型参数的测定

采用床层塌落技术研究了并流向上三相流化床的流体力学行为,实验测得尾涡模型中的两个重要参数k、x;并与采用传统压差法测得的各相相含率以及利用参数k、x通过尾涡模型预测的各相相含率进行对比时,发现两者吻合良好,证明采用床层塌落技术的研究是成功的.     

基于DEM方法的旋转流化床纳米颗粒流动特性研究

基于DEM方法利用MFIX软件分别模拟了两种不同粒径纳米颗粒在旋转流化床内的流动。模拟结果与以往实验结果进行比较发现结果吻合较好，验证了旋转流化床模型的准确性和可靠性。对纳米颗粒在旋转流化床中的运动过程进行数值模拟，加入范德华力，得到了纳米颗粒分布、纳米颗粒速度矢量分布以及纳米颗粒床层压降在不同离心加速度下随气速的变化。结果表明，少部分纳米颗粒在旋转流化床上部游离，其余颗粒随旋转流化床运动，当纳米颗粒上升到60°旋转角附近时，颗粒出现回落，然后进行反复运动，由于纳米颗粒的运动受到颗粒堆积的影响，最终纳米颗粒在旋转流化床底部往复循环。纳米颗粒在旋转流化床内的压降均随离心加速度和气速的增加而增加，相同条件下TiO2颗粒的床层压降大于Al2O3颗粒的床层压降，而且与TiO2相比Al2O3颗粒先达到稳定状态。     

外加电场对静电流化床中颗粒运动与床层粘壁的调控机制

对流化床反应器中的颗粒运动行为进行调控可达到强化反应器性能的目的。通过冷模实验研究了直流/交流电场对静电流化床中颗粒运动的影响规律与影响机制,建立了通过外加电场调控静电流化床中床层粘壁的方法。结果表明,在低场强条件下,库仑力主导外加直流电场对颗粒运动的影响,由床层壁面指向床层中心的外加直流电场使得颗粒运动强度和轴向颗粒运动分率降低,而由床层中心指向床层壁面的外加直流电场则作用相反;在高场强条件下,极化力主导外加直流电场对颗粒运动的影响,使得颗粒运动强度减弱。在外加交流电场中,无库仑力存在时,极化力仍在高电场强度下使得颗粒运动强度减弱,但当库仑力存在时,电场强度和方向的周期性改变使得颗粒发生周期性摆动,颗粒运动强度增强。在本文的实验条件下,外加交流电场是一种控制床层粘壁的良好方法。2.5 kV/cm、50 Hz的正弦交流电场使得床层粘壁下降76%。研究结果可为聚烯烃流化床反应器的安全运行和过程强化提供指导。     

梯度磁场下气固流化床中磁颗粒运动数值模拟

在外加竖直方向梯度磁场的气固鼓泡流化床中,考虑铁磁颗粒受到的梯度磁场力和颗粒间磁感应力,对气相采用流体力学方法(CFD),颗粒相采用离散元法(DEM),建立二维磁鼓泡流化床数学模型,模拟不同磁场强度下全磁颗粒圆形床料的气固流动过程,分析了不同磁场强度对磁流化床中气泡生长、颗粒运动、床层压降和磁颗粒受力的影响。研究结果表明在沿高度磁感应强度递减的梯度磁场中,磁颗粒在颗粒间磁感应力的作用下凝聚成链,破坏了大气泡的形成。随着磁场强度增加,颗粒扩散系数减小,颗粒间磁感应力和梯度磁场力增大;气体与颗粒相间作用力先减小、后增加;而颗粒接触力先增加、后减小。     

流化床内颗粒流体两相流的CFD模拟

采用先进的CFD模拟技术分析流化床内两相复杂体系的非线性流体动力学特征已得到普遍认同,但是由于不同研究者对颗粒与颗粒以及颗粒与流体之间相互作用力认识的差异,导致欧拉-欧拉框架下动量守恒方程的不同表达形式。本文在总结文献中有关颗粒黏性力、固相压力和两相间作用力的基础上,从双流体理论出发,提出了一个考虑拟平衡态下固体颗粒对流体相和固相动量守恒方程均有影响的简捷流体动力学模型。该模型的主要特点是表征颗粒离散属性的特征长度视为颗粒直径的同一数量级。随后在CFX4.4商业化软件平台上通过增加用户自定义子程序,对网格尺度、时间步长和最大颗粒堆积率的无关性进行检验,介绍了作者近年来采用该模型模拟二维/三维流化床内液固体系的散式流态化、气固Geldart A类物料的散式/聚式流态化和床层塌落特性以及Geldart B/D类物料的鼓泡/射流流态化和床层塌落的研究进展。模拟的主要结果与经典理论、本研究实验和文献报道数据相一致,说明该模型可以用来预测流化床内密相颗粒流体体系的动力学特性。     

流化床在甲烷临氧CO2重整反应中的作用研究

在流化床反应器中进行甲烷临氧CO₂重整制合成气反应。通过计算分析了催化剂颗粒在床层内的流化特性。对比实验表明,流化床反应器在催化剂活性、稳定性、自热过程以及催化剂积炭等方面均体现出比固定床反应器的优越性。在流化床反应器中进行的甲烷自热重整反应,甲烷的转化率接近热力学平衡值,床层温度梯度小于10 ℃, 反应20 h后,催化剂表面无积炭。     

振动流化床中浅床层时床层与分布板之间的弹性作用

采用A类颗粒作为实验粉体,通过测量床层对分布板的作用力,分析了振动流化床中分布板与床层的作用机理,提出了振动流化床中在浅床层共振时分布板与床层的弹性作用模型. 实验表明,分布板与床层之间是连续的弹性作用,周期性的机械振动通过分布板与床层之间的弹性作用以波动形式在床层中传播. 该模型计算结果与实验测定结果符合的较好.     

磷矿颗粒流态化特性的实验研究

在高1 m、内径42mm的流化床中,对粒径54-600 μm、密度2 252-2 665 kg/m3的磷矿颗粒的流态化特性进行实验研究.实验结果表明:磷矿颗粒粒径和密度对磷矿颗粒流态化行为有较大影响,床层膨胀比随着磷矿颗粒粒径的增大而逐渐减小.当磷矿颗粒属于Geldart B类颗粒时,流化较好;而当颗粒平均粒径为82 ...