气固固循环流化床密相床层压力脉动研究

在不同实验条件下研究了气固固循环流化床密相床层的压力脉动。压力脉动的情况表明：细颗粒的循环及循环量对粗颗粒的流体力学行为有很大影响。气速越低,影响程度越大。     

气固流化床压力脉动信号的Wigner谱分析

用Wigner谱首次对气固流化床压力脉动信号进行时频二维分析,压力脉动信号的强非平稳性得到了证实.在Wigner谱平面中定义了局部频峰加权平均频率参数,从实验角度研究了流化床气速、静床高对压力脉动信号加权平均频率的影响.结果表明,它具有比传统的功率谱主频好得多的统计重复性,能更准确地反映气泡相的特性.     

气固流化床压力脉动信号的Hiibert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于气固流化床压力脉动信号的分析，提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征，以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数(IMF)之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息，在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法．结果表明，应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息，有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征．     

气固流化床压力脉动信号的Hilbert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换（HHT）应用于气固流化床压力脉动信号的分析,提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征,以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数（IMF）之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息,在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法.结果表明,应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息,有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征.     

气-固流化床压力脉动递归图分析

引入递归图分析方法对具有混沌与分形特性的气-固循环流化床压力脉动信号进行分析,针对Logisitc模型比较了递归图特征量递归率、确定性、平均对角线长度、分叉性与最大Lyapunov指数之间的关系,得出了递归图特征量对于混沌特性具有表征作用的结论。研究了递归图特征量在气-固循环流化床不同床型下的变化规律,递归图特征量在固定床型、湍流床型、气力输送床型下保持稳定,在鼓泡床型、快速流化床型下分别迅速递增或递减,因此递归图特征量同样可以对循环流化床不同床型进行辨识。     

气-固流化床压力脉动信号的多尺度排列熵分析

采用多尺度排列熵算法对气-固流化床内4种流型的压力脉动信号进行研究,结果表明:不同流型由于其动力学特性不同,导致压力脉动信号的多尺度排列熵值存在差异——4种流花形态的排列熵值都是随着尺度的增加而增大,其中固定床在大尺度上熵值最大,气力输送床在小尺度上熵值最大,鼓泡流化床在所有尺度上熵值最小;此外,多尺度排列熵值变化速率特征是流型辨识的新指示器。     

三种复杂性测度在气固流化床压力脉动中的应用

首次将三种复杂性测度－复杂性C2，涨落复杂性Cf，算法复杂性C(n)－同时应用于气固流化床压力脉动信号的分析之中，研究了不同表现气速，颗粒体系以及静床高等操作条件三种复杂性测度的变化规律以及对气固两相不同的表征能力。研究结果表明，三种复杂性测度均能敏感地指示出流型的变化，并且在不同的操作条件下呈现一定的规律性；尤其是三种复杂性测度将气固两相分开表征的能力，为研究气固两相内在动力学特性提供了新的思路。     

气固流化床压力脉动信号的Hilbert-Huang变换与流型识别

采用Hilbert-Huang变换(HHT),提取出气固流化床压力脉动信号的各阶内禀模态函数(IMFs),进一步证明了压力脉动信号是由复杂的不同波间和波内频率调制成分所组成,具有气固两相运动相互调制的非线性特征。分析各阶内禀模态函数的能量分布及其转换,发现不同频段IMF的能量与流型状态之间有着很好的对应关系,能够从整体上反映流化床的流化状态,从而提出了应用IMF中频段能量进行流化床流型识别的新方法。该方法只需一个压力脉动信号,算法简单、实用,没有需要主观决定的参数,具有较好的工业应用前景。HHT分析比现有的分析方法更能深入地揭示流化床内的非线性流体动力学特征。     

气固流化床混沌动力结构突变分析

A new method called structural catastrophe analysis was applied to the analysis of pressure fluctuation time series with chaotic and fractal characteristics in gas-solids fluidized bed.In every type of fixed bed,bubbling bed,turbulent bed,fast fluidized bed and pneumatic conveying stage,pressure fluctuation signals were sampled and dynamic exponents were solved.The changes of T_mean and T_max in different types of fluidized bed were analyzed and summarized.It was concluded that T_mean and T_max can indicate different types of fluidized,and T_max can also be recognized as a new characteristic parameter in addition to correlation parameters,LE exponent and K entropy.     

基于小波变换的气固流化床压力流动信号的分析

将小波分析技术应用于气固流化床压力波动信号的分析中,在不同尺度上提取信号能量特征,由此来对压力波动信号中所含丰富信息进行分析、提出了应用小波分析技术来判别流化床从固定床向鼓泡床转变的新方法,并确定了起始流化速度的范围,初步研究表明,所提取的特征信息反应了气固流化床从固定床向鼓泡床转变的过程,通过此特征信息可以确定流化床的起始流化速度的范围。／     

高速气固流化床局部瞬态行为混沌分析

在内径 1 86mm、高 9m的提升管中 ,通过改变操作气速获得湍动流化床、快速流化床和稀相输送典型的操作状态 ,使用光纤密度探头在轴向不同截面的不同径向位置处测得密度脉动时间序列 ,以反映不同流型下 ,不同浓、稀相区的瞬态动力学行为 .利用确定性混沌理论分析了局部密度脉动信息 ,以Kolmogorov熵定量地表征系统的动力学特征 .实验结果表明 ,Kolmogorov熵随流型的变化能正确地反映相应流型的特点 ,可用来描述不同流型下的流动结构 .在忽略壁面附近行为的条件下 ,对 3种流型、不同的浓稀相区 ,局部熵值随局部固含率变化可分为两个区 :当局部固含率高于 0 0 5时 ,熵几乎不随局部固含率的变化而变化 ;当局部固含率低于 0 0 5时 ,熵随局部固含率的减小而急剧增大 .这说明系统的混沌特征与局部固含率关系密切 ,局部固含率对系统局部动态行为起控制作用 .     

EFFECTS OF SECONDARY AIR INJECTION ON GAS-SOLID FLOW BEHAVIOR IN CIRCULATING FLUIDIZED BEDS

Effects of secondary air injection on the hydrodynamics such as solid holdup and gas-solid flow behavior were investigated in a circulating fluidized bed. The gas velocity in the riser, the ratio of secondary air velocity to that of primary air, and the solid circulating rate were chosen as operating variables. Fluid cracking catalyst(FCC) with a density of 1840 kg/m³ and a mean diameter of 74 um was employed as the solid phase. The secondary air was fed to the riser radially or tangentially at the wall of the column. Pressure drop fluctuations in the riser were measured and analyzed by adopting the stochastic method to characterize the effects of secondary air injection on the gas-solid flow behavior in the bed.

It has been found that the injection of secondary air into the riser can increase the solid holdup in the riser considerably, and that the tangential injection of secondary air is more effective for the increasing the solid holdup than the radial injection. However, the gas-solid flow behavior has been found to become less persistent with the injection of secondary air; the resultant flow behavior is more complex when the air is injected tangentially than radially. The solid holdups in the primary as well as secondary zones of the riser have been well correlated in terms of not only operating variables but also fractal dimension of the pressure fluctuations.     

EFFECTS OF SECONDARY AIR INJECTION ON GAS-SOLID FLOW BEHAVIOR IN CIRCULATING FLUIDIZED BEDS

Effects of secondary air injection on the hydrodynamics such as solid holdup and gas-solid flow behavior were investigated in a circulating fluidized bed. The gas velocity in the riser, the ratio of secondary air velocity to that of primary air, and the solid circulating rate were chosen as operating variables. Fluid cracking catalyst(FCC) with a density of 1840 kg/m³ and a mean diameter of 74 um was employed as the solid phase. The secondary air was fed to the riser radially or tangentially at the wall of the column. Pressure drop fluctuations in the riser were measured and analyzed by adopting the stochastic method to characterize the effects of secondary air injection on the gas-solid flow behavior in the bed.

It has been found that the injection of secondary air into the riser can increase the solid holdup in the riser considerably, and that the tangential injection of secondary air is more effective for the increasing the solid holdup than the radial injection. However, the gas-solid flow behavior has been found to become less persistent with the injection of secondary air; the resultant flow behavior is more complex when the air is injected tangentially than radially. The solid holdups in the primary as well as secondary zones of the riser have been well correlated in terms of not only operating variables but also fractal dimension of the pressure fluctuations.     

气固流化床中的信息传输

引　言压力脉动信号用于气固两相流检测已经有相当长的时间 ,一般认为压力脉动信号包含了流化床内的许多动态信息 ,是颗粒特性、床的几何特性、气泡运动特性等多种因素的综合反映 .如何有效地从中提取隐含信息也一直是一个广受关注的问题 .在这方面国内外的研究者已经做过不少工作 ,包括早期研究压力脉动信号的均值、方差、功率谱、相关函数等 ,以及后来基于信号的非平稳特性的小波、Ｗｉｇｎｅ -Ｖｉｌｌｅ谱等 ,得到了一些有用的信息 .近年来 ,随着非线性科学的发展 ,有的研究者提出流化床具有显著的混沌特性 ,Ｄａｗ等在 1 990年第 1次发…     

算法复杂性在气固流化床动力学中的多尺度分析

提出了对从时间序列粗粒化得到的符号序列进行细化的方法,首次在不同尺度下,利用算法复杂性,对不同流型、静床高、平均粒径等操作条件下的压力脉动时间序列进行分析。研究结果表明,不同尺度下的算法复杂性不同的变化趋势,对应了不同尺度下气固两相运动的特征,能够从多角度反映流化床的运动特性,比单一尺度提供更多的信息,为流化床压力脉动时问序列非线性分析提供了新的思路。     

气固流化床流型特性及其识别的复杂性研究

运用复杂性C2、涨落复杂性Cf及Lempel-Ziv复杂性C(n)等复杂性参数对气固流化床压力脉动信号进行分析,研究它们随流化床操作气速增大历经不同流型的变化趋势并将结果作了比较,进一步探讨了流化床流型特性的内在规律性,研究结果表明,在起始流化致鼓泡态转变的过程中,气－固体系会进行一种所谓的“重构”现象,并证实了气泡的存在是影响压力脉动信号复杂性的重要因素,同时实验显示复杂性参数能明确地指示固定床,鼓泡流化及湍动流化等不同流型之间的转变过程,为流型识别提供了新思路。     

循环流化床压力波动信号的间歇性分析

用小波变换模极大值的方法对循环流化床靠近床层底部和顶部压力波动时间序列进行多重分形分析,确定相应的压力波动信号的间歇性指数.结果表明循环流化床内气-固流动具有多重分形的特性,由间歇性参数随操作气速的变化可判断出由快速流化床向密相气力输送的改变,提出了新的判断循环流化床流型转变的方法,指出流型的转变沿提升管轴向并不是均匀一致同时改变,床层底部的转变要滞后于床层顶部.     

振动流化床中流动结构的混沌分析

在内径90mm、静床高800mm的高床层流化床中,用动态压力传感器检测了不同气速条件下普通流化床和振动流化床中沿轴向的压力脉动信号,通过小波变换对信号除噪后,用混沌理论对信号进行了分析.通过关联维数和Kolmogorov熵定量表征振动流化床中的流动结构特征.结果表明:压力脉动信号的关联维数和Kolmogorov熵能够描述振动流化床中的流化状态;振动流化床中床层的流动结构存在两个区,在近分布板区域为射流区,床层主体部分为均匀流化区.     

灰熔聚流化床气化炉内气固两相流的数值模拟

应用欧拉双流体模型模拟了某化肥厂现运行的灰熔聚流化床煤气化炉(用ICC表示)内的气固两相流动行为,得出了所模拟ICC的合理流化气速与喷动气速的速度范围及匹配关系:流化气速不能太小,否则布风板区域会出现死区;流化气速也不能太大,否则将失去ICC的设计运行特点.当流化气速一定时,随喷动气速的增加,搅动混合增强,但过大的喷动气速会使床内的流动结构出现腾涌,不利于ICC的高效安全运行.