原生纳米级颗粒的聚团散式流态化

在内径为 35mm的小型玻璃流化床中考察了平均原生粒径为 16nm的SiO₂ 颗粒的流化行为 .实验发现 :当操作气速远远超过原生纳米颗粒的最小流化气速时 ,这种超细颗粒可以通过自团聚实现稳定、均匀的散式流化 ,并可获得比GeldartA类颗粒更高的床层膨胀比和更宽的散式操作区 .由于原生纳米级SiO₂ 颗粒在流化时形成的团聚物具有较大的粒径和很小的密度 ,使得该气固体系的流化行为与液固体系有许多相似之处 ,该过程对于研究气固流态化的散式化具有重要意义     

粘性颗粒表面改性后的流态化性能

微米级粘性颗粒很难流化,采用纳米颗粒包覆(或表面改性)后,导致微米级粘性颗粒的表面结构、表面能改变,因而其流化性能亦发生变化.为了考察表面改性后的粘性颗粒在流化床中的流化性能,测量了最小流化速度、床层压力降和床空隙率.实验结果表明,粘性颗粒表面包覆纳米颗粒后,由于粘性力显著下降,粘性颗粒流化性能得到明显改善,而且表面改性后的粘性颗粒的最小流化速度显著降低.     

粘附性颗粒流态化聚团尺寸的预测模型

在大量实验的基础上,通过对细颗粒碰撞聚团过程进行受力分析,提出了一种流化床中粘附性颗粒聚团和破碎的力学模型．通过模型计算,求出了不同类型粘附性颗粒流态化时聚团的大小．模型预测结果与实验测定基本一致．     

纳米颗粒聚团流化特性的数值模拟

基于气固两相流体动力学和流态化理论,建立气体纳米颗粒气固两相双流体模型.模型中采用了Jung&Gidaspow[1]测量的固相应力模量,并应用了王垚,金涌,魏飞[2]提出的聚团曳力系数计算模型.对纳米颗粒聚团的流化过程进行了数值模拟,得到纳米颗粒的流化特性.模拟得出的床层膨胀比与文献中实验的结果较为接近.     

气固流化床中颗粒聚团的流动特性

在一套流化床冷模实验装置中研究了A类颗粒在鼓泡床和湍流床内的微观两相流动结构,测量了床层内不同轴、径向位置的瞬时固含率脉动信号,通过MATLAB软件进行解耦并统计分析求解出稠密相与稀疏相的平均固含率,以此为基础拟合了瞬时固含率信号的概率密度曲线,最后从信号中提取出颗粒聚团的有关信息. 结果表明,瞬时固含率为0.05~0.72,乳化相中颗粒聚团平均固含率为0.552~0.562. 颗粒聚团的体积分率和出现频率随表观气速增加而降低,分别为0.01~0.5和0.02~1.6 Hz,持续时间小于0.12 s.     

基于聚团-力平衡修正模型的粘性颗粒流动特性的CFD模拟

建立了基于粘性颗粒鼓泡流化床中气泡直径得到聚团相对运动速度,进而计算聚团尺寸的方法,对周涛的原聚团-力平衡模型进行了有效的修正,并对修正模型的正确性进行了验证。采用了基于聚团-力平衡修正模型对粘性颗粒的流化状态进行了三维模拟。不同气速下固含率的计算结果与实验数据基本吻合,但由于该模型未能很好地体现颗粒在床层顶部的返混情况,使得顶部固含率的计算值和实验值之间存在一定的偏差。计算得到的聚团尺寸随着所处床层高度或气速的增加而逐渐减小。正如实验现象所观察到的,通过对颗粒聚团运动速度的矢量分析验证了固相从床层中心和边壁下落、从两侧上升的双循环结构。     

散式流态化到聚式流态化的混沌识别

散式流态化呈现出一种非常均匀的理想流态化结构 .聚式流态化具有明显的两相结构 .当流型从散式到聚式转变时 ,床层结构发生了变化 .本文在提出用最小二乘法同时计算关联维D2 和K2 熵的计算方法的基础上 ,就A类颗粒在不同气速下的压力波动 ,分析了从散式到聚式转变时所对应的床层结构的变化 ,解释了在不同尺度下两种流型所表现出的不同动力学行为 .以此为基础 ,提出了新的识别流型转变的方法 .     

粘性颗粒流化床中聚团大小的计算模型

根据粘性颗粒流化床中聚团所受力的分析,提出了力平衡模型。并对模型中的参数进行了估算。据此模型计算了几种粘性颗粒的聚团大小,计算结果与实测的聚团大小较为接近。与其他研究者的模型比较,计算结果更接近实测值。     

基于DEM模拟气固循环流化床提升管内颗粒聚团特性

采用CFD-DEM的方法对气固循环流化床提升管内的气固流动特性进行模拟,建立了基于图像处理的分析颗粒聚团的方法,重点研究了颗粒聚团在床层内的整体分布以及颗粒聚团的特性,包括颗粒聚团的倾角、球形度以及长短轴比的概率密度分布以及它们在床层内的轴向和径向上的分布特性。研究结果表明,聚团在床层内的分布较宽,较小的聚团居多,边壁区域附近易形成较大的聚团。聚团的数目沿床层高度方向先增加后减少。聚团倾向于以偏离球形聚团、较大的倾角形式存在,其长短轴比值在2～4之间。     

非流态化流体—颗粒流

本文应用多相流理论与颗粒介质力学研究非流态化流体—颗粒两相流动力学。建立了一系列动力学方程式,将流体压力、颗粒间接触压力、床层空隙率与颗粒和流体的性质、床的几何结构、操作条件相关联。这些方程的计算结果与大量实验数据相吻合。本文还归纳了垂直非流态化两相流的十三种操作状态,绘制了垂直移动床流体颗粒流动相图,定量地指明了各种操作状态存在的条件及其相互关系,并对理想料封状态进行了重点讨论。     

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     

黏性颗粒流态化的气固流动模型研究进展

黏性颗粒间存在较强的范德华力、液体桥力、静电力等黏附力作用,在流态化时易发生聚团现象,影响流化床的正常操作. 连续介质模型、离散颗粒模型和拟颗粒模型用于研究颗粒聚团流态化行为时各有优缺点. 基于欧拉方法的连续介质模型无法具体描述颗粒间的相互作用;采用拉格朗日法则能从颗粒微观受力、颗粒碰撞、聚团流动等多尺度研究黏性颗粒的流态化特性. 但受限于巨大的运算量,离散颗粒模型模拟的颗粒数有限,拟颗粒模型目前仅适合处理纳微尺度问题. 随着高性能计算机的发展和普及,基于拉格朗日法的黏性颗粒流动模型应用前景广阔.     

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     

团聚粉料的流动性和成型性能

以3种具有不同团聚特征的氧化铝粉料为对象,用粉料剪切仪测定了粉料的流动性。以单向加压成型测定了成型过程中压力与成型体密度变化。用压汞测孔仪及扫描电镜研究了团聚体的外形和气孔结构。通过以上各种观察,讨论了3种粉料的团聚体恃征及团聚特征对粉料流动性和成型性能的关系。     

超细颗粒在声场流化床中的流化特性

在内径为130mm的声场流化床中,以原生纳米级SiO2超细颗粒为物料,在声压水平为0～140dB、声波频率为0～500Hz范围内系统地考察了声波对超细颗粒流化特性的影响。结果表明：当声波频率为100～150Hz、声压大于130dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度,显著地改善纳米SiO2颗粒的流化质量。在频率一定的情况下,声压越高,超细颗粒的临界流化速度越低,流化质量越好。当频率低于100Hz或高于150Hz时,随着频率的进一步降低或增加,超细颗粒的临界流化速度都增大,甚至又出现节涌和沟流。声波的效果减弱甚至消失。     

淤浆鼓泡床中固体粒子的悬浮特性

研究了三相鼓泡床中的临界固含率,以空气作气相,水、乙醇-水、丙酮-水、萜松醇-二甲苯作液相,石英砂、煤、雷奈镍作为固相。分析了鼓泡柱的高径比、气体速度、固体粒子的大小和比重、液体的粘度对临界固含率的影响,提出了含有这些参数的无因次数群的关联式,讨论了本文提出的关联式和文献报导的差别。     

THERMAL RADIATION EFFECTS ON THE COMBUSTION BEHAVIOR OF POROUS CHAR PARTICLES

The effects of thermal radiation on the pseudosteady state and transient behavior of porous char particles exposed to an oxygen containing environment are investigated. The numerical simulation results show that particles that do not interchange radiant energy with their environment are characterized by wider ambient temperature regions where multiple steady states exist, higher combustion rates, and lower burning times     

THERMAL RADIATION EFFECTS ON THE COMBUSTION BEHAVIOR OF POROUS CHAR PARTICLES

The effects of thermal radiation on the pseudosteady state and transient behavior of porous char particles exposed to an oxygen containing environment are investigated. The numerical simulation results show that particles that do not interchange radiant energy with their environment are characterized by wider ambient temperature regions where multiple steady states exist, higher combustion rates, and lower burning times