三相间歇流化床中非粘附与粘附体系的沉降-分散模型

The axial concentration distribution of both particles with better wetting (forming non-attached systems) and poorer wetting (forming attached system) was investigated in a vertical gas-liquid-solid fluidized bed of 4.2cm in diameter and 130cm in height with the solids holdup less than 0.05. The one-dimensional sedimentation-dispersion model could be used satisfactorily to describe the axial distribution of solids holdup by modifying only a model parameter,i.e.by means of the terminal settling velocity minus a certain value,which is a function of gas velocity and considers the effect of an additional drag force resulted from attached rising bubbles.The axial profiles of solid concentration predicted are in good agreement with experimental results.This model also explains reasonably the different axial distribution of solid concentration,i.e.the solids holdup decreases as the axial height increases in non-attached system,but increases with the axial height in attached system at a given gas velocity.     

三相流化床间歇反应器中固体轴向浓度分布

研究了在直径 4.2cm、高 130cm的垂直三相流化床中固体颗粒非粘附与粘附两种不同体系中固含率的分布特性 .基于混合长理论与实验数据 ,提出了将“沉降 -扩散”模型同时应用于描述非粘附与粘附体系 (进行气速的修正 )中固含率的轴向分布 ,模型预测与实验数据很好地吻合     

气-液-固三相流化床

本文较系统地讨论了气-液-固三相流化床的研究现状,包括流动城、相含率、相闻质量传递、各相混合、热量传递特性和气泡行为等,同时指出了这一领域今后可能的发展趋势。     

循环床提升管中粗重颗粒浓度的轴向分布

在10m高提升管中对空气-沙子体系的压力梯度进行系统测试,研究了粗重颗粒平均颗粒浓度云的轴向分布及操作条件对它的影响。结果表明,粗重颗粒的^εs在相同操作条件下显著低于FCC颗粒;随操作条件的不同,沙子颗粒表现出与FCC显著不同的轴向分布形态。高气速下粗重颗粒^εs的轴向分布与FCC相似表现为单调下降或直线形关系;但在表观气速Ug降低至某一临界值后,粗重颗粒^εs的轴向分布呈现出波动形式,表明沙子颗粒在提升管中的流动是一个加速-减速-再加速直至充分发展的过程。随Ug减小或Gs增大,提升管各截面上云升高;当^εs的轴向分布为波动形式时,提升管底部截面和中部颗粒聚集截面上^εs的变化较其它截面更为显著。     

三相循环流化床中气泡上升速度的实验研究

开发了一种新型的光纤探头多相流气泡测试系统,可用于气－液两相和气－液－固三相体系中气泡参数的测定。应用此系统研究了三相循环流环化床中不同径同位置气泡的上升速度分布,气泡上升速度均值的径向布以及操作条件对这现任中分布的影响。     

倒锥型液固流化床减小液相返混型的研究

It is found analytically that the parabolic radial profile of liquid velocity in cylindrical liquid-solid fluidized bed (LSFB) causes particles to circulate around some radial position. This is the main reason for liquid-phase axial dispersions. The liquid-phase axial dispersion is depressed as the liquid velocity presents a flatter Bessel radial profile in a converging taper LSFB. The void fraction increases with axial distance in converging taper LSFB.The behavior produces less liquid-phase axial dispersion. Exverimental results show good coincidence.     

液-固流化床中液速分布与颗粒循环流动

通过理论分析和实验研究考察了液一固平板流化床中颗粒流和液流的运动规律,提出了将分散的颗粒流连续介质化的假设和基于容积通量的流休力学表达方式,建立了液体流动和颗粒循环流动的数学模型并定义了颗粒流与液流的有效粘度。理论计算表明,液体通量的径向分布为抛物线,液流有效粘度和液含率与表观液速有关：颗粒通量的径向分布也为抛物线且颗粒上流区与回流区的分界点在0.577D,循环流动强度取决于液含率和液体密度,但颗粒循环分界点的位置与颗粒类型和操作液速无关。实验观察支持模型预测结果。     

循环流化床过渡段高度的简化计算

建立了循环流化床轴向“S”型分布过渡段高度的计算模型,实现了仅由操作条件和物料性质计算过渡段长度及对应的空隙率分布.与几种体系实验值的比较表明,模型计算结果与实际吻合较好.     

流化床提升管中脱油油砂颗粒固含率的轴向分布

针对油砂直接流化焦化工艺,建立了一套大型冷模提升管循环流化床装置. 粒度测试结果表明,该脱油油砂颗粒属宽筛分混合颗粒,且细颗粒含量较多,粒度分布宽(1~>2000 mm). 在不同操作条件下,采用多点压力密度测量仪测定了提升管内压力梯度和截面平均固含率沿提升管轴向的分布. 实验结果表明,脱油油砂颗粒在提升管内截面的平均固含率随表观气速增大而减小,随颗粒循环强度增大而增大;固含率沿提升管轴向的分布为C型,即上下两端较浓、中间较稀,且沿提升管自上而下分为3个区域：颗粒约束返混区(>12 m)、充分发展区(4~12 m)和颗粒加速区(<4 m);在相同操作条件下,脱油油砂颗粒在提升管内截面的平均固含率高于FCC颗粒,加速段与约束返混段长度大于FCC颗粒;确定了脱油油砂颗粒在提升管内截面平均固含率的影响参数为ep', Fr及Hr/Dr;通过实验数据回归得到提升管内截面平均固含率轴向分布的经验模型,计算与实验值吻合较好.     

流化床-提升管耦合反应器内固含率的轴向分布及流动发展

在耦合流化床反应器大型冷模实验装置上,考察了不同表观气速下FCC颗粒在耦合流化床内截面平均密度的轴向分布. 结果表明,反应器轴向固含率可分为底部流化床区域和上部提升管区域. 前者的密相区平均固含率随表观气速增大而减小;后者的平均固含率随表观气速Ug增大而增大,Ug<0.58 m/s时固含率分布均匀,Ug=0.70~1.04 m/s时提升管出口出现约束返混区(>8.62 m),Ug>1.16 m/s时提升管底部出现密度重整区(3.82~4.57 m)、加速平稳区(4.57~8.62 m)和出口返混区(>8.62 m). 确定了耦合反应器内提升管区域截面平均固含率的影响参数,并利用实验数据回归了平均固含率的轴向分布经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

液体粘度对气液固三相循环流化床颗粒循环速度和流型特征速度的影响

实验的三相循环流化床以玻璃珠 (dp = 0.48 mm, ρs = 2460 kg(m(3) 和苯乙烯颗粒 (dp = 1.45mm, ρs = 1264 kg(m(3)为固相,空气为气相,水、0.05%、0.20% (mass) CMCS (羧甲基纤维素钠)水溶液为液相.实验研究了液体粘度、表观液体速度、表观气体速度、辅助液体速度及颗粒密度对颗粒循环速度的影响.随着液体粘度的增加,颗粒循环速度增加;随着表观液体速度和辅助液体速度增加,颗粒循环速度都增加;随着表观气体速度的增加,颗粒循环速度减小.低密度颗粒系统同高密度颗粒系统相比,低密度颗粒系统能提前从三相传统流型进入三相循环流型.实验还研究了液体粘度对低密度颗粒的起始液体速度和过渡液体速度的影响,为得到三相循环流化床的流型图提供了可靠的依据.     

Entrainment Rate of Coarse Particles at Different Temperatures in Gas Fluidized Beds

Based on available experimental data, an empirical relationship is developed for the entrainment rate of coarse particles at the exit of gas‐fluidized beds, including the effects of fine particles in the bed, temperature, gas velocity, particle size and density, and column size. It predicts well the influence of fine particles on the entrainment rate of coarse particles, taking into account the momentum of the fine particles and the effect of superficial gas velocity. It also accounts well for the influence of temperature at different solid densities and gas velocities.     

液固循环流化床中颗粒轴向速度的实验研究

利用超声多普勒测速仪实验测量了液固循环流化床中不同径向位置处颗粒瞬态轴向速度，研究了其概率密度分布特征。采用瞬态速度的标准偏差衡量瞬态速度的波动程度，考察了不同操作形式下的颗粒时均轴向速度的径向分布以及表观液速和颗粒循环速率等操作条件对速度波动程度和速度均衡径向分布的影响，利用相间作用力对两种分布的特点进行了机理分析，并对液固和气固循环流化床中颗粒的流动行为进行了比较。     

大型快速流化床内颗粒浓度和速度分布的实验研究

采用压力巡检仪和光纤测量仪,对直径300 mm的快速流化床反应器内气固两相流动特性进行了研究,考察了操作条件对快速床轴、径向催化剂颗粒浓度、颗粒速度、筛分分布等的影响. 结果表明,当操作气速提高到2.0~2.6 m/s,相应的催化剂循环强度在60~160 kg/(m2×s),床层密度可保持在50~650 kg/m3;催化剂颗粒浓度在径向上呈中心低、边壁高的不均匀分布,轴向上各径向位置在颗粒加速区逐渐降低、在充分发展区趋于稳定、随表观气速增大或催化剂循环强度减小而减小,且径向均匀性变好,在r/R<0.7的中心区域趋于一致;颗粒速度在径向上呈中心高、边壁低的抛物线形分布,且随操作气速增大或催化剂循环强度增大而更加明显.     

三相流化床间歇操作中颗粒的混合与离析行为

在直径41 mm、高1500 mm的间歇操作三相流化床中对双组分固体颗粒的轴向浓度分布、混合和离析行为进行了实验研究. 实验所用固体混合物为密度相近、直径不同的大孔吸附树脂(H-103)与橡胶球. 采用多个百叶窗式金属网及床层膨胀法测量颗粒固含率及流化床气含率沿床层轴向的变化情况,借用描述液-固两相流化床的沉降-分散模型描述气-液-固三相流化床,并采用了Fan等的离析速度与床层高呈线性关系的假定. 实验结果证明,沉降-分散模型可以用来描述气-液-固三相流化床中的固体浓度分布,Fan等的假设是成立的.     

移动床中固体颗粒"运动模型"的修正

实验研究了移动床内的固体颗粒流动状况,考查了流速、颗粒特性和流场的几何形状对移动床内固体流动特性的影响.发现颗粒的质量流速对移动床内颗粒流动区域的形状没有影响,在颗粒流动的死区内添加挡板也不改变颗粒流动区域的形状,而颗粒的休止角的大小对颗粒流动区域的形状影响较大.随着颗粒休止角度增大,流动区域变陡,死区变大.Nedderman提出的颗粒“运动模型”可以很好地模拟料仓中心卸料过程中固体颗粒的流动特性和预测料仓内颗粒的速度分布,但很难准确预测料仓偏心卸料时周边的速率分布,无法反映料仓壁面的影响.通过Lie变换群得到“运动模型”的解析解,发现x＝0时颗粒的垂直速度达到最大值,由此在确定颗粒最大速度分布线的基础上移动坐标使该线上x值均为0,对“运动模型”进行了修正,可以反映壁面对颗粒运动的影响,所得计算结果与实验测定吻合得很好.     

Discrete Bubble Model for Prediction of Bubble Behavior in 3D Fluidized Beds

A discrete bubble model has been developed taking into account multiple bubble‐bubble interactions and a delayed coalescence method. The obtained simulation results were compared with experimental data reported in literature. The simulation results predicted by the developed model indicate clearly that the multiple interactions of bubbles lead to more reasonable results than those predicted by a binary interaction model. In addition, two types of interaction models were applied and predicted results were compared. The frequency of gas bubbles passing through the bed cross section versus bed height follows the same trend as the experimental data.     

(气)-液-固循环流化床的研究进展

液-固(L-s)和气-液-固(G-L-s)循环流化床与传统流化床相比具有许多优点。但对L-S和G-L-S循环流化床的研究报道与气一固循环流化床相比较少。由于新加工过程和生物技术的兴起．拓宽了L-S和G-L-S循环流化床的应用新领域。为了理解和掌握这两种液相循环流化床的流动特性,对其近期的研究进展进行了回顾,并对其在生物化工中的应用前景进行了展望。     

基于两相两区模型的气固流化床DEM模拟

气固流化床DEM模拟中,通常采用面积加权平均法计算局部空隙率,为了考虑网格中显著非均匀结构对局部空隙率的影响,提出一个计算局部空隙率的两相两区模型。该模型将网格中的非均匀结构虚拟划分为稀相和密相,将实际网格区域划分为稀区和密区,并采用时空关联性原理识别稀区和密区;模型还采用自适应方法计算网格中颗粒分布的非均匀度;将非均匀度作为非均匀结构的影响权重计算密区颗粒的局部空隙率。模拟了鼓泡流化床,模拟结果表明:与传统的DEM相比,基于两相两区模型的DEM能更好地模拟气泡形态,且能捕捉气泡冒出床层和气泡破裂的复杂现象。     

气-液-固三相循环流化床局部相含率分布

应用自行开发的微电导探针测试技术,以玻璃珠(d_p=0.48 mm, ρ_s=2460 kg&#8226;m^-3)和苯乙烯颗粒(d_p=1.45mm,ρ_s=1264 kg&#8226;m^-3)为固相,空气为气相,水及0.05%、0.20% (质量)SCMC(羧甲基纤维素钠)水溶液为液相,对三相循环流化床(TCFB)的各相局部含率进行了同时测定.考察了不同表观液体速度、辅助液体速度、液体黏度及颗粒密度对局部相含率轴径向分布的影响. 在不同操作条件下,获得了1286套局部相含率实验数据. 给出了局部固含率和局部气含率与操作条件、流体物性及床层轴径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好.