导向管液固喷动床的数值模拟研究

本文以液-固两相流理论为基础,用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞,用标准湍流方程模拟液相和颗粒相的湍动,并且考虑液-固两相的相互作用,旨在探索一种工程设计和放大的新方法。对比颗粒循环速率和密相区真实液相流速的模拟结果与实验值,结果吻合较好。     

导向管喷动流化床内颗粒停留时间模型

通过对导向管喷动流化床的喷动区和流化区分别进行质量平衡和动量平衡,得出了描述连续流动条件下其床层内粒子停留时间的数学模型。本模型所得计算结果与以前报道的实验结果一致。     

导向管直径对喷动床流动特性影响的计算颗粒流体力学数值模拟

导向管喷动床是较为常见的一种喷动床改进床型,通过阻断喷动区与环隙区气固接触来提高颗粒循环的规律性与稳定性。本文采用计算颗粒流体力学（CPFD）方法对于直径150mm的柱锥式导向管喷动床进行了数值模拟研究,考察了导向管直径对于喷动床内颗粒流动特性的影响,从环隙区死区分布、颗粒速度分布、固体循环量等方面分析了具有不同直径导向管喷动床的运行状态。结果表明,加入导向管在减少床内死区的同时也降低了运行时的固体循环量,对于本次采用的喷动床结构尺寸与运行参数,只有在导向管直径为40～60mm时才能保证床内具有良好喷动状态,综合考虑各因素,选用直径50～55mm的导向管最为合适。对于具有类似结构与运行条件的柱锥喷动床,导向管直径可考虑选为无导向管运行时喷动区直径的1.2～1.375倍。     

导向管喷动流化床的喷动气旁路分率

在内径为182 mm的喷动流化床中安装内径80 mm的导向管,以平均粒径为2.2 mm的尿素颗粒为物料,对喷动气旁路特性进行了实验研究,分别考察了夹带区高度、导向管长度、喷嘴内径、床层高度、喷动气速和流化气速对喷动气旁路分率的影响,结果表明随着喷动气速的增大,喷动气体旁路分率先增后减。导向管安装高度越高,气体旁路分率越大。床层高度增大喷动气体旁路分率略有降低。而喷嘴直径小于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大而提高,在大于50 mm时气体旁路分率随喷嘴直径增大维持不变。当气速较小时,导向管高度增大会引起气体旁路分率增大,引入少量流化气能有效地抑制喷动气旁路。     

导向管喷动流化床电极的研究

本文以半床形矩形导向管喷动流化床电极为研究对象,以直径0.45mm的铜颗粒为阴极颗粒,研究了电流密度、喷动液流量对浓度为1g/L的稀CuSO4溶液电解过程的影响。研究结果表明:增加电流密度虽然可以增加电解初期铜离子的沉积速率,电流密度过大导致氢离子析出,铜回收率和电流效率将下降;喷动液流量增加,可以有效消除颗粒表面的浓度分布层,减小传质阻力,增加铜离子沉积速率,喷动液流量过大,铜颗粒在环隙区停留时间减小,铜离子在颗粒表面放电反应减弱,导致铜离子沉积速率降低。在电流密度为6.24A/m2,喷动液流量为80 L/h条件下,电解120min,回收率到达99.74﹪,电流效率大于30﹪,铜离子浓度为2.65 mg/L。     

导向管喷流床的最小喷动速度的研究

在内径９２ｍｍ的有机玻璃床内,使用四种没的物料,以空气作为喷动相流气体,综合考虑了床层的几何尺寸,以及气体和固体本身的物性,研究了导向管喷流床的最小喷动速度,得出了导向管喷流床的最小喷动速度的经验公式,以便对其设计和操作提供参考     

超细粉在导向管喷动床中的固体循环速率

Ultra-fine powders are difficult to be fluidized due to the strong particle to particle cohesiveness.However, the authors‘ experiments showed that the ultra-fine powder CaCO3 could be stably fluidized in a spouted bed with a draft tube. The effects of geometric and operating parameters on solid circulation rate of ultra-fine powder CaCO3 were investigated in a 120 mm diameter transparent semicircular spouted bed with a draft tube. Three draft tubes with different sizes were used in this study. It was found that the solids circulation rate was mainly dependent on the drawing rate of the gas jet from the nozzle, then on the gas transport capacity in the draft tube. With increasing gas feed rate, distance between the nozzle and the draft tube inlet and draft tube diameter, the solids circulation rate could be increased. Based on the jet theory, a quantitative correlation was proposed for predicting the solid circulation rate of ultra-fine powders in a spouted bed with a draft tube by taking into account the gas transport capacity in the draft tube.     

锥底喷动床内气固两相流的数值模拟

为了得到喷动床内流场分布的详细信息,给进一步的实验研究和工业放大提供理论依据,对锥底喷动床内气固两相流的流动状况进行数值模拟.使用欧拉模型进行计算,得到稳定的喷动区、环隙区和喷泉区等喷动床典型流动特征.考察喷动床内颗粒相在喷动区、环隙区和喷泉区的速度分布以及空隙率和颗粒体积分率的分布.计算结果同实验观察得到的结果相符.     

导向管喷动流化床内单相气体流场及声波对流场影响的实验研究

在内径120mm的圆柱形导向管喷动流化床内,实验测定了单相气体流场的时均速度分布和湍流强度分布以及声波对它们的影响。结果表明:采用高速射流作为喷动气时,在卷吸区射流中心速度衰减快,卷吸作用强;进入导向管后中心速度开始下降仍然很快,但在经过较短距离后即趋于稳定,径向速度分布亦趋于稳定但不均匀;环隙速度分布在分布板影响下则较均匀;在喷泉区,刚离开导向管时射流中心速度仍较大,但随高度增加而较快下降,径向速度分布也趋于平缓。导向管区的湍流强度远高于环隙区和喷泉区。声波在导向管喷动流化床内单相气流中传播时衰减很小,并对时均速度几乎没有影响,但可以显著提高气流的湍流强度,且湍流强度的增加幅度随声强增加而加大,随频率增加而减小。湍流强度的增加,可以增强气流对颗粒的分散作用,有利于抑制导向管内粉体偏析,防止被射流破碎后的小聚团在环隙区发生再团聚,减少喷泉区粉体夹带,提高超细粉的流化质量。     

超细粉在导向管喷动床中的流化行为

以料径5μm的CaCO3超细粉为物料，对其在半圆形导向管喷动床中的流化行为进行研究，考察床层压降特性及喷嘴直径、导喷距及导向管直径对起始流化行为的影响。     

纳米TiO_2颗粒在声场导向管喷动流化床中的流化特性

在内径120 mm的半圆柱型声场导向管喷动流化床中,以平均粒径290 nm的TiO_2颗粒为原料,高速空气射流为喷动气,考察了操作条件、声参数(频率和声压)对纳米颗粒在声场导向管喷流床中的流态化特性的影响。结果表明:声波可以有效抑制沟流,改善环隙流化质量,防止射流旁路,从而促使粉体稳定循环,加快循环速率;同时声波可以显著地降低纳米TiO_2颗粒的最小喷动速度,声波频率一定时,最小喷动速度随声压的增加而减小;声压一定时,最小喷动速度在声波频率为80 Hz时达到最小值,低于或者高于80 Hz,最小喷动速度都会增大。     

增压导向式喷动流化床固体颗粒循环速率的关联

实验考察了喷动气速度、流化气速度、压力以及颗粒尺寸对增压导向式喷动流化床固体颗粒循环速率的影响规律,并归纳出关联式,为正在开发的第二代增压流化床联合循环发电系统(2GPFBC–CC)中关键部件—炭化炉的放大设计提供了帮助.     

固体颗粒在导向喷动流化床内的破损规律

本文对导向喷动流化床中固体颗粒的破损进行了理论分析和实验测试。结果表明:引起颗粒破损的主要原因是喷口气体射流的高速表面冲刷和导向筒内壁摩擦的磨损。文中提出了描述颗粒破损速率的经验式该式与实验数据符合良好。     

折流式旋转床气相流场数值模拟研究

采用CFD方法对折流式旋转床气液两相流动及压降进行数值模拟,建立了二维物理模型,研究了折流式旋转床转速、动静圈对数、进气量对气相压降和气相流场的影响,并用实验数据对模型进行验证. 结果表明,计算与实验相对误差在15%以内. 气相压降随进气量和动静圈对数增加而显著增大;转速增加,压降增大,但不明显,压降主要集中在转子内部,占总压降的88%~97%,其中转子压降的55%~73%由拐弯处的摩擦阻力引起;气体在静圈下隙存在回流,在动圈上隙气体流动缓慢,存在流动死区,气速主要以切向速度为主(占80%以上),峰值位于转子外缘,并与气体入口存在较大速度梯度,径向和轴向速度所占比例较小,且因位置不同而不同. 速度变化和压降的变化是转速、进气量和动静圈数等共同作用的结果.     

Coal Gasification in Moving Bed Reactor with a Draft Tube

1 INTRODUCTIONMany different types of reactors,for example,fixed bed,moving bed,fluidized bed and spoutedbed,have been used in industrial production and laboratory in research studies.Althougheach of these coal gasifiers has its own specific advantages,there exists,generally speaking,certainwaste gas in product gas because of the direct burning of coal with oxygen or air to provide heatneeded in the endothermic process of coal gasification in gasifiers.A new type of moving bed     

翅片管式换热器传热与流场流动特性的数值模拟

在对大型翅片管式换热器结构合理简化的基础上,应用CFD和数值传热学方法,建立了翅片管式换热器内部流动与传热的数学模型,得到了其内部流场和温度场的分布规律。并将数值模拟结果与现场应用数据比对分析,结果表明,研究方法可行,能为换热器的设计和改进提供参考和借鉴。     

循环喷动二维流化床流动的特性研究

分析了循环喷动流化床中固体的循环机理 ,考察了固体循环速率随操作参数和物性参数的变化规律 ,给出可用于设计和操作的综合考虑几何参数、操作参数及物性参数对固体循环流动影响的固体循环速率的关联式及计算颗粒喷射高度的关联式     

喷动流化床气相旋流流场的数值模拟及试验

基于Fluent软件,采用标准k-ε双方程模型对喷动流化床内气相旋流流场进行了数值模拟,获得了有利于造粒和包衣操作的流动结构,并通过试验测量验证了预测结果的可靠性.该研究为喷动流化床的设计和结构优化提供了有价值的参考.