隔板式内循环流化床颗粒循环速率实验与模型

在不同操作参数及结构参数下对隔板式内循环流化床的颗粒内循环速率进行了实验研究,研究了高速区和低速区的流化速度、静床层高度、隔板间隙等参数对颗粒内循环流动的影响。结果表明这4个参数对颗粒内循环速率都有显著的影响,当其他3个参数确定时,随着其中一个参数的增加,颗粒内循环速率均呈现先增加后减小的趋势,这一结果表明,颗粒内循环过程是多种操作和结构参数的非线性复杂系统。为预测颗粒内循环速率,修正了La Nauze模型,该模型无须提供压降参数即可计算颗粒内循环速率,对于多种颗粒,其计算结果和实验相差在23%之内。     

隔板式内循环流化床压力脉动信号递归分析

隔板式内循环流化床中流化态及颗粒循环特性对压力脉动信号特征具有重要影响,其作用机制尚未完全清楚。测量了隔板式内循环流化床在不同气速比条件下的压力脉动信号,通过时域及递归分析,获得了压力脉动信号的标准差、递归率、确定性及香农熵等特征参数。结果表明,随着表观气速比的增加,内循环中颗粒循环状态存在未循环、鼓泡循环、过渡循环和湍动循环四个阶段;通过压力脉动信号的标准差、递归图黑白结构占比和递归特征参数可识别这四种循环状态,递归特征参数在不同循环区域内显示出良好的线性关系,可用于识别隔板式内循环流化床系统的循环状态。     

水平逆流式湿法分级机分级效率的计算分析

以一种新开发的水平逆流式湿法分级机为研究对象，通过液流在分级区的速度分布及颗粒在液流中的运动规律，建立了该分级机分级效率的计算模型。与实验结果比较，该模型可反映分级机分级效率特性；并由此模型分析了分级机结构及操作参数对分级效率的影响。分析结果表明，控制一定的碟片间距、转子转速及液流速度可以得到较高的分级效率。     

转鼓内圆柱形颗粒混合的超二次曲面离散单元法模拟

在离散单元法（DEM）框架下基于超二次曲面模型描述非球形颗粒，探讨了不同颗粒纵横比（AR）和转鼓转速对圆柱形颗粒混合性能及扩散特性的影响。结果表明：增大AR使得圆柱形颗粒的互锁和堆积效应增强，抬升高度更高，具有更陡的床面倾角。转鼓内混合存在三种机制：颗粒内循环导致的宏观对流混合、主动-被动区相对运动导致的介观剪切混合、颗粒扩散导致的微观扩散混合。在给定的研究参数范围内，AR为2时，圆柱形颗粒的时均混合指数最高；AR为4时，圆柱形颗粒的时均混合指数最低。转鼓转速是影响圆柱形颗粒混合速率的首要因素。增大转速加剧颗粒运动并缓慢增大颗粒的轴向时均扩散系数。主动区内的圆柱形颗粒和水平方向的夹角集中在0°～30°，转鼓内圆柱形颗粒倾向于和转鼓轴线方向垂直。基于超二次曲面方法的圆柱形颗粒计算耗时高于球形颗粒，增大AR进一步增加计算耗时。     

内循环微型流化床流动特性

针对开发适用于化学气相沉积反应动力学研究的微型流化床反应分析仪的应用需求,研究了外径为30 mm的内循环微型流化床中气固流动特性,具体考察了中心射流管伸入高度、内导流管直径和颗粒装载量对实现固体物料内循环的最小操作气速和导流管与环隙区间窜气的影响。结果表明,随着射流管伸入高度的增大,实现颗粒内循环流动的最小操作气速变大;存在最优的导流管直径（20 mm）,使得实现颗粒环流的最小操作气速较小;增大颗粒装载量有利于降低颗粒内循环的最小操作气速。通过检测示踪气体在环隙区内的质谱信号,发现在所考察的参数范围内,反应器底部不存在导流管区向环隙区的窜气;在反应器上部,由于颗粒对气体的夹带,环隙区上部总能检测到示踪气体,且窜气特性随操作气速的增大而增强。研究结果可为设计适用于化学气相沉积反应的内循环微型流化床反应器提供参考。     

内循环微型流化床流动特性

针对开发适用于化学气相沉积反应动力学研究的微型流化床反应分析仪的应用需求,研究了外径为30 mm的内循环微型流化床中气固流动特性,具体考察了中心射流管伸入高度、内导流管直径和颗粒装载量对实现固体物料内循环的最小操作气速和导流管与环隙区间窜气的影响。结果表明,随着射流管伸入高度的增大,实现颗粒内循环流动的最小操作气速变大;存在最优的导流管直径(20 mm),使得实现颗粒环流的最小操作气速较小;增大颗粒装载量有利于降低颗粒内循环的最小操作气速。通过检测示踪气体在环隙区内的质谱信号,发现在所考察的参数范围内,反应器底部不存在导流管区向环隙区的窜气;在反应器上部,由于颗粒对气体的夹带,环隙区上部总能检测到示踪气体,且窜气特性随操作气速的增大而增强。研究结果可为设计适用于化学气相沉积反应的内循环微型流化床反应器提供参考。     

下行床气粒流动行为的Eulerian-Lagrangian模拟

采用计算流体力学和离散单元方法耦合模型（CFD-DEM）对二维下行床内的气粒流动行为进行了全床数值模拟。模拟结果展示了下行床典型操作条件下特有的气固动态流动结构：沿流动方向存在明显的入口控制区、过渡区和（完全）发展区;颗粒聚团并不是出现在浓度相对较高的入口区,而是在过渡区之后的发展过程中逐渐形成较多的、松散的动态聚团结构。下行床发展段呈现典型的近壁浓环结构,这与实验结果基本一致。考察了颗粒之间以及颗粒与壁面之间的碰撞参数对下行床内气固流动结构的影响,发现完全弹性碰撞颗粒体系在入口区呈现最快速的颗粒分散;而对本文研究的操作条件,颗粒碰撞参数对发展段时均流体力学行为只产生轻微的影响。     

碟式分级机分选微细粉的研究

通过对碟式分级机的模型实验。系统地研究了碟分级机分级微细颗粒的特性。结果表明，碟式分级机可用来分级微颗粒。分级性能受到分级机结构参数和操作参数的影响，产品的颗粒中位径ｄ５０为０．５μｍ左右。     

流化床太阳能粒子吸热器内流动传热数值模拟

基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法对内循环流化床固体颗粒太阳能吸热器中的气固两相流动进行建模,结合P1辐射模型,对吸热器内颗粒流动和传热过程进行了研究,并通过试验数据对模型进行了验证。模拟研究了吸热器在内部强制再循环作用下的颗粒流动和传热过程,分析了气体质量流量、颗粒浓度、再循环率等参数对吸热器内颗粒流动传热的影响。结果表明,气体质量流量的增加会使轴向的颗粒温度增加;随着颗粒体积分数的增大,吸热器出口气体温度和热效率均增大,但是当颗粒体积分数超过0.06%时,颗粒体积分数的增大会导致吸热器的净吸收能力和出口气体温度降低;再循环速率增大,出口气体温度和热效率呈现先增大后减小的趋势,表明需要选择合适的再循环速率以保证吸热器的良好性能。     

ＣＦＢ稀相段直长对颗粒内循环流动规律的影响

采用光纤探头测定Ｄ１m射流循环流化床（半圆形）稀相区颗粒速度、颗粒浓度和颗粒流通量的径向分布规律,并考察了操作条件及其轴向的影响,实验结果表明,在循环流化床（ＣＦＢ）中,颗粒流动在床层径向有较大的不均匀性,并呈明显的内循环流动结构,进而考察了影响其流动规律的,以期进一步理解循环流化床颗料流动机理,强化和改善反应器的设计操作。     

Experimental Investigation of Particle Circulation in an Internally Circulating Clapboard-Type Fluidized Bed

The particle circulation rate of the clapboard-type internal circulating fluidized bed (ICFB) is investigated with the particle tracing method. For quantitative determination, the capacitance probe and the differential pressure sensor are used to measure the voidages in the high and low gas velocity regime. The mechanism governing the solid circulation in the ICFB is the competition between driven force, caused by pressure drop across the gap, and the resistance force of particle flow, derived by the flow friction in the wall surface and clapboard, the partial resistance loss of clearance, and the gas bypassing formed from the high to the low gas velocity regime. A modified La Nauze model helped to predict and to calculate the particle circulation rate without giving data of pressure drops.     

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。     

提升管与气-固环流床层耦合反应器颗粒相循环比的模型及预测

引言Geldart A类颗粒气-固环流技术是一种利用气-液环流原理,并结合气-固聚式流化体系特点而开发的一种新型流态化技术[1],具有气固接触效率高、传质传热性能好等优点,被广泛用于石油炼制领域中的催化裂化汽提器、提升管出口粗旋快分的预汽提器、外取热器、石油焦燃烧器和降烯烃反应器等装备中[2]。     

内循环多级喷动脱硫塔内颗粒浓度

引言 烟气循环流化床脱硫技术中,脱硫灰再循环已成为必备工艺.众多研究表明脱硫灰再循环对烟气脱硫过程是有益的,表现在以下方面[1-5]:脱硫灰再循环为浆液提供润湿载体,增加反应有效表面积;脱硫灰中没有反应完全的脱硫剂可以重新溶解在表面浆液中,同时颗粒物本身连续发生碰撞、磨蚀、不断去除表面反应产物,暴露出新表面,提高了脱硫剂利用率;脱硫灰颗粒存在,对脱硫塔内气、固、液三相之间流动起扰动作用,强化传质过程,同时减轻脱硫塔内壁面结垢的可能性,使得近绝热饱和温距可以进一步降低有利于提高脱硫效率.     

大颗粒三相环隙气升式环流反应器流体力学行为

研究了大颗粒体系气升式环流反应器的流体力学行为,考察了表观气速和颗粒质量分数对床层膨胀高度、循环液速和固含率分布的影响。实验结果表明,按颗粒的运动状态不同可以将反应器内的流动分为3个区域,即固定床区域、膨胀床区域和循环床区域,各流动区域内的流动行为存在显著差异。随着颗粒质量浓度的增大,起始流化气速和最小循环气速均显著增大。基于三相流化床的流化模型和环流反应器的特点建立了相应的数学模型,对大颗粒三相气升式环流反应器的起始流化气速和最小循环气速进行了预测,模型预测值与实验测量值吻合良好。     

S型垂直筛板流化床的性能

在S型垂直筛板流化床中,以FCC催化剂和空气作为流化介质,对垂直筛板流化床的流化性能进行冷模实验研究,考察了板孔气速、固体循环量和帽罩结构对床层压降和帽罩提升量的影响,用提升量收集器测量帽罩提升量。实验结果表明,床层压降随板孔气速和帽罩底隙高度的增加而增加,而随塔板开孔直径、帽罩开孔直径和开孔率的增加而下降。帽罩提升量则随板孔气速、固体循环量、塔板开孔直径及帽罩底隙高度的增加而增加;随帽罩开孔直径的增加,提升量先增加后下降。     

Effect of solid circulation rate on coating efficiency and agglomeration in circulating fluidized bed type coater

Circulating fluidized bed was proposed to be used as a coater, and coating experiments of glass beads with silica powder were performed in a circulating fluidized bed. Glass beads and silica powder were chosen as model particles, because their shape was almost spherical. The respective effects of gas flow rates supplied from a distributor and from an air nozzle for solid circulation, feed rate of powder suspension and particle content in the bed on coating efficiency and agglomeration are mainly discussed. Coating efficiency in circulating fluidized bed coater was correlated well with solid circulation time rather than with gas flow rates or solid circulation rate, while the agglomeration among core particles was mainly governed by solid circulation rate.     

循环喷动流化床固体流动规律

<正>循环喷动流化床由于循环管(导向管)的引入,显著地提高了射流床的操作能力、传热传质特性及接触效率,因而被广泛地应用于化工过程,如:颗粒涂层、煤气化和石油烃类的热裂解)。 鉴于循环喷动流化床的广泛应用,许多研究者对床层的气固流动循性进行了研究,但是由于实验的几何参数、特性参数及操作参数的不同,实验结果存在着较大的差异,有关固体循环速率的数学模型报道很少,已有的模型也因假设条件太多及考虑影响因素不全而不具有普遍的适用性,本文通过研究几何参数、操作参数及物性参数对固体循环速率的影响,进而得出综合考虑以上参数在内的预测固体循环速率的定量方程,为工程设计提供重要信息。     

Hydrodynamics of a spouted bed with a porous draft tube containing a small amount of finer particles

A small-size spouted bed with a porous draft tube was employed to obtain hydrodynamic data of binary mixtures of glass beads for a range of operating conditions and design factors. In this case, a small amount of finer particles was added mostly to the large majority of coarser particles. Under this condition, minimum spouting velocity, bed pressure drop, hold-up of solid particles within a draft tube, gas flow rate through the annulus and solids circulation rate were determined by changing the total gas flow rate and the mass fraction of finer particles as operating parameters, and by changing the height of the entrainment zone and the draft tube diameter as geometric parameters. The results show that the gas flow rate through the annulus increases by increasing the distance between the gas inlet nozzle and the bottom of the draft tube, that is, the height of the entrainment zone, but decreases with increasing draft tube diameter and mass fraction of finer particles. The porous draft tube shows a higher gas flow rate through the annulus than the non-porous draft tube, particularly in the case of the low height of the entrainment zone. The solids circulation rate increases with increasing gas velocity, the height of the entrainment zone and the porous draft tube diameter. Moreover, the porous draft tube leads to a higher solids circulation rate than the non-porous draft tube.