喷嘴对液固外循环流化床内颗粒循环特性的影响

液固外循环流化床换热器可以用来蒸发浓缩单基药提取硝化棉的提取液.设计了实现液固外循环流化床内颗粒正常循环的关键部件喷嘴,构建了以喷嘴作颗粒循环装置的液固外循环流化床换热器,研究了喷嘴的结构参数及操作参数对起始循环流体流量、全床压降、负压和最大颗粒循环流量等的影响.结果表明,喷嘴的口径比及安装位置对提高颗粒循环效果均存在一个最佳值,为外循环流化床换热器的设计计算提供了依据.     

用颗粒流的动力学理论模拟提升管反应器流动特征

引　言大量实验结果[1～ 3]表明 ,循环流化床内气相和颗粒相的两相流体系中 ,颗粒浓度在提升管的横截面上存在显著的非均匀分布 .颗粒在某些条件下聚集于管壁 ,在某些条件下也可能聚集于管中央[4 ].颗粒浓度分布的非均匀性可以分为两种类型 ,一是颗粒层 (Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｌａｙｅｒｉｎｇ) [5 ],其微观结构近似颗粒固定床 ,颗粒在沿平均速度方向上有排列成床的趋势 ,但仍保持流体特性 ;另为颗粒群(Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｐａｃｋｅｔｓ) [6 ],颗粒群在流化床中的行为如同单相湍流中的流体涡团 ,作无规则运动 ,不断地形成、分解 .催化裂化提…     

气-固循环流化床螺旋板式换热器的传热性能与压降

设计并搭建了气-固循环流化床螺旋板式换热装置,研究了空气流量(80～125 m³·h^-1)、颗粒加入量(0.5%～2.0%)和颗粒类型等操作参数对以恒温水作为热流体、空气作为冷流体、3种固体颗粒作为固相工作介质的循环流化床螺旋板式换热器传热性能和压降的影响。实验的结果显示,添加颗粒可以明显改善螺旋板式换热器的传热性能,但同时也会增大压降。在实验考察的操作参数范围内,强化传热效果最佳时的传热增强因子可以达到29.28%,此时系统内添加的颗粒为聚甲醛颗粒,空气流量为125 m³·h^-1,颗粒加入量为2.0%,但相应的压降比率也达到了20.86%。绘制了传热增强因子和压降比率的三维图以及综合影响雷达图,可指导工业应用。     

气液固循环流化床换热器中预分布器结构的优化

引言 气液固循环流化床换热器是将循环流化床与沸腾传热两项技术结合而开发出的一种新型高效传热和防、除垢设备.国内外众多学者对此设备进行了研究[1,2].然而,关于此换热系统正常运转的核心技术--颗粒分布技术的文献较少.荷兰的Klaren申请了专利[3],叶施仁等[4]设计了单层孔板式固液分布器,姜锋等[5]选取直径小于下管箱直径的多孔板作为固液分布器,但上述固液分布器的大规模工业应用未见相关报道.     

液固外循环流化床起始外循环液体流量的实验研究

为外循环流化床换热器的设计计算提供依据,以喷嘴为颗粒循环装置的液固外循环流化床换热器为研究对象,考察了颗粒直径、口径比、喷嘴安装位置、颗粒初始加入量及流体粘度对起始外循环液体流量的影响;得出了稳定操作情况下,液固外循环流化床换热器起始外循环液体流量与上述因素之间的经验关联式.结果表明:计算值与实验值吻合较好.     

循环流化床回流物料循环的特性

为了研究循环物料在流化床内回流并参与循环的过程,进一步揭示流化床内物料的循环特性,文中搭建了冷态循环流化床顶部回流试验台。利用激光多普勒粒子动态分析仪(PDA)对塔内颗粒回流时床内气固二相流场和颗粒浓度分布进行了测量。同时对物料回流量和床内表观气速等操作条件对回流过程的影响进行了考察。研究表明,回流颗粒在流化床内的返混可以分为3个区域:回流区、返混加速区和主流区,回流颗粒造成床内流场的不均匀性。回流长度主要受物料回流量和床内表观气速影响。     

液固外循环流化床换热器主压降的实验研究

以喷嘴为颗粒循环装置的液固外循环流化床换热器为研究对象,考察颗粒直径、口径比、喷嘴安装位置、颗粒初始加入量及流体黏度对主压降的影响,得出了稳定操作情况下,液固外循环流化床换热器主压降与上述因素之间的经验关联式,计算值与实验值吻合较好,为外循环流化床换热器的设计计算提供依据。     

旋转床换热器

<正> 作者着重论述了旋转床换热器的设计和操作原理。该种换热器由若千垂直平行管组成,管束安装在循环颗粒流化床中,管壁及其内部流体间的传热,靠颗粒流化床运动时产生的对流效应而强化。     

新型循环流化床反应器研究进展

开发新型循环流化床反应器始终是流态化领域研究的热点。本文首先简介了循环流态化的基本原理以及床层内部流体动力学特性,然后从装置构型、操作工况、流动特性以及应用前景等方面综述了近年来新型循环流化床反应器技术的研究进展,并对其进行了系统分类:高密度循环流化床和循环湍动流化床在实现提升管增浓的基础上,极大地改善了流化床体系中明显的不均匀时空流动结构,但是各有弊端,例如高密度循环流化床(HDCFB)中颗粒沿径向混合有很大的梯度,循环湍动流化床(CTFB)中存在强烈的轴向返混以及颗粒停留时间较长,且两者整体偏低的颗粒浓度进一步限制了其在两段提升管催化裂解多产丙烯(TMP)等生产低碳烯烃工艺的应用;变径提升管反应器、内循环型提升管反应器以及多流型提升管反应器等新型反应器将提升管高效的气力输送特性与密相床内较高的颗粒浓度、高效的热质传递等优点相互耦合,在提升管内既能实现高密度输送又能形成均匀的流动结构,消除反应环境对产品分布的影响。最后指出,新型循环流化床的研究应从改善流动结构、发展优化组合技术以及建立统一流动模型3个方面着手。     

磷光颗粒示踪技术在循环流态化中的应用

<正> 1 引言 固体颗粒的停留时间分布(Residence Time Distribution简称RTD)在循环流态化研究中十分重要,它对于了解其两相流动特性、反应器的模拟计算和工程设计是必不可少的,对于流态化干燥过程及传热行为的研究也很重要。流化床中RTD的研究已有大量文献报道,发展了诸如染色颗粒、盐颗粒、磁性颗粒、放射性颗粒及热(冷)颗粒等众多的示踪方法,但是由于固体颗粒示踪本身存在着示踪剂的注入、在线检测、残留及示踪颗粒与床体物料一致性、示踪过程对床内流场的干扰等一系列技术上的困难,不但使实验操作繁琐,而且实验结果的可靠性、重复性均不理想,特别是在颗粒运动速度较快的循环流化床中,其颗粒示踪的难度更大。为了解决上述难题,本文参考了Jin Yong等和Yu Zhiqing及M.Kwauk在常规流化床中曾采用的磷光示踪方法,在循环流化床条件下进行了新的探索。     

Distribution of the gas flow in fluidized beds with a slugging behaviour

Capacitance probe measurements of the visible bubble flow rate have been made in a pressurized fluidized bed burning coal. The bed, of 0.3 × 0.3 m cross-section, was operated at pressures between 1.0 and 2.0 MPa and at temperatures between 750 and 900°C. The fluidizing velocity was 0.95 m/s and the mean particle diameter was 0.9 mm. Based on the experimental results, a model of the gas distribution between the bubble phase and the particulate phase in fluidized beds with a slugging behaviour was developed. The model accounts for the lack of bubble flow obtained if the two-phase theory is employed. In order to verify the model, simultaneous measurements of the visible bubble flow rate and of the gas flow rate through the bubbles were carried out in a bed of similar geometry but operating at ambient conditions. In this bed the fludizing velocity was varied between 1.6 and 2.7 m/s and the mean particle diameter was 1.0 mm. The through-flow of gas was measured with the aid of pressure probes. Evaluation of the experimental results using the model showed that this gas through-flow in the bubble phase subsequently increases the superficial gas velocity in the particulate phase between the vertically aligned bubbles (slugs), and that this gas velocity in excess of the incipient fluidization velocity is responsible for the large deviation from the two-phase theory. The associated increase of the particulate phase voidage was calculated via the Ergun equation.     

液固提升管-流化床组合反应器中流化床径向固含率分布的实验研究

在一套新型液固提升管-流化床组合反应器中,以水-玻璃珠为液-固体系,对f500 mm′4000 mm的液固流化床反应器内不同高度颗粒固含率的径向分布进行了实验,考察了表观液速和颗粒循环速率操作条件对颗粒固含率径向分布的影响. 实验表明,液固流化床内流动区域在轴向上可以划分为分布器影响区、过渡区和均匀流化区,径向上可以划分为中心区和环隙区. 这种分布特征主要取决于分布器的结构、尺寸及其流化介质. 本工作还对液固流化床与气固喷动床的三区流动结构进行了比较.     

非均匀气固两相系统中多尺度传质模型

建立了适用于气固循环流化床的多尺度传质模型 .从过程与尺度的角度出发 ,将非均匀气固两相流中的传质过程分解为静态与动态的过程 ,并将前者分解为稀相内、密相内以及稀密相间 3个尺度下的传质 ;在用多尺度能量最小 (EMMS)模型求解已知物系性质和操作条件的非均匀气固两相流体动力学参数的基础上 ,借助于前人的研究结果 ,利用相对滑移速度、空隙率等参数求解传质系数 ,求得轴向的浓度场分布 ,并讨论非均匀两相流动结构对传质效率的影响     

低密度循环流化床反应器床层截面平均颗粒速度的变化规律

本文在高8m,内径186mm 的循环流化床中采用 FCC 颗粒,利用 TSI 光纤激光多普勒测速仪测定了局部颗粒速度的径向分布,并获得了床层截面平均颗粒速度。实验结果表明:截面平均颗粒速度随操作气速的增大而增大,随固体循环速率的增大而略有减小。由实验数据回归得到了计算本实验条件下低密度速度的经验关联式。论文还从基本流体力学理论出发,在考虑颗粒加速运动的条件下,建立了一维气、固两相流模型,可以用于预测床层截面平均颗粒速度和空隙率的变化规律,模型计算结果和实验数据吻合较好。     

液固分布器的数值模拟和结构优化

流化床内液固两相流的均布问题一直是制约流化床发展的难点。本文采用颗粒动力学双流体模型来描述液固两相流,应用CFD方法模拟了二维液固流化床换热器下管箱中的流场流动特性,并用模拟手段优化了下管箱中液固分布器的结构参数。模拟结果与试验值吻合较好,模拟结果表明：在V型挡板角度小于滑落角的挡板型式下,多孔板的开孔率在35%左右,开孔直径大小在12mm左右时,下管箱中固含率的不均匀度最小,这种结构参数下液固分布器的分布效果最好。     

循环流化床气固传质实验研究

This study is devoted to gas-solid mass transfer behavior in heterogeneous two-phase flow. Experiments were carried out in a cold circulating fluidized bed of 3.0m in height and 72mm in diameter with naphthalene particles. Axial and radial distributions of sublimated naphthalene concentration in air were measured with an online concentration monitoring system HP GC-MS. Mass transfer coefficients were obtained under various operating condition, showing that heterogeneous flow structure strongly influences the axial and radial profiles of mass transfer coefficients. In the bottom dense region, mass transfer rate is high due to intensive dynamic behavior and higher relative slip velocity between gas and clusters. In the middle transition region and the upper diluter region, as a result of low mass transfer driving force and the influence of flow structure, mass transfer rate distribution becomes non-uniform. In conclusion, among the operating parameters influencing mass transfer coefficients, the superficial gas velocity is the most important factor and the solid circulation rate should be also taken into account.     

液－固流化床的流体流动和颗粒循环模型

基于对流动特性的观察，从二相流理论出发，提出了流体流动和颗粒循环模型，在φ１０４ｍｍ×１５００ｍｍ的流化床内，以水为流化介质，通过微机连续测定示踪剂浓度，得到不同颗粒体系，不同液体速度下床层内液体的平均停留时间分布和颗粒循环的平均速度，确定了模型参数，并给出了关联式，从而得到床层内径向流体速度分布和颗粒循环运动速度分布以及流体运动与颗粒运动之间的相互影响的关系式。将拟合结果与实验值比较，证实了模型的可行性及其新颖性，该模型较好地反映了液－固流化床内液体运动和颗粒运动的实际情况。     

EFFECTS OF PARTICLE CHARACTERISTICS ON THE PERFORMANCE OF A FAST FLUIDIZED BED REACTOR

A heterogeneous model for the fast fluidized bed reactor which carries out a gas-solid non catalytic reaction is presented. The hydrodynamics of the fast fluidized bed is characterized by the model of Kwauk et al. (1985) which assumes the existence of two phases; a dense phase and a dilute pneumatic transport phase. For a given solid flowrate, the length of the reactor occupied by each phase depends on gas velocity, particle diameter and density and average voidage within the reactor. The gas-solid reaction is assumed to follow the shrinking core model. The solids are assumed to be completely backmixed in the dense phase and move in plug How in the dilute pneumatic transport phase. The gas phase is assumed to be in plug flow in both phases

For given gas and solid flowrates, the transition from the dense phase flow to the fast fluidized bed (containing two regions) as functions of particle size and density is determined using the model of Kwauk et al. (1985). The numerical solution of the governing mass balance equations show that for given solid and gas flowrates, (and average voidage) the gas phase conversion shows an unusual behavior with respect to particle diameter and density. Such behavior is resulted from the effects of particle diameter and density on the reactor volume occupied by each phase and the effect of particle diameter on the apparent reaction rate. The numerical results show that a fast fluidized bed gives the best conversion at large particle density and for the particle diameter which results the fast fluidized bed to be operated near the pure dense phase flow.     

小型气-液-固流化床液相的停留时间分布

采用脉冲示踪技术,研究了3 mm床径的小型气-液-固流化床内液相停留时间分布。以KCl为示踪剂,液相为去离子水,气相为空气,固相为平均粒径0.123~0.222 mm的玻璃微珠和氧化铝颗粒,测量流化床出口液相的电导率,得到其停留时间分布曲线。结果表明,增大表观液速和表观气速,分布曲线变窄,平均停留时间缩短,Peclet数增大;固相的存在使液相的平均停留时间增长。表观液速1.96~15.70 mm×s^-1,表观气速1.18~1.96 mm×s^-1的条件下,流动接近层流;平均停留时间的范围为（19.6±0.34）s~（48.0±0.92）s,建立的Pe经验关联式对实验结果有较好的预测,偏差在±25%以内。研究结果对于小型三相流化床的设计放大具有指导意义。     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.