垂直上升管内空气-水两相流压差波动信号的Hurst指数分析

对垂直上升管内空气-水两相流的压差信号进行测量,得到了反映两相流波动特性的压差波动信号。采用Hurst分析描述了管内气液两相流不同流型的压差波动特征,发现压差波动信号中存在着不同程度的周期成分。通过对不同流型的压差波动信号的Hurst指数H进行计算,发现不同流型的H值有很大差别,可根据Hurst指数H值的大小来识别流型,为流型识别提供了一种新的有效方法。     

高阶统计量在气固流化床中的应用研究

提出了一种基于高阶统计量进行气固流化床流化状态分析的新方法。通过对气固流化床压力波动信号的非高斯性检验，验证了压力波动信号的非高斯性，并以双谱幅值的平均值为特征值，得到了不同流化状态下压力波动信号偏离高斯分布的程度。同时利用高阶谱分析方法对压力波动信号进行分析，讨论了不同流化状态下信号的双谱特性。研究结果表明，利用高阶谱分析方法对气固流化床流化状态进行分析，可以获得更多的关于流化状态的有用信息。     

气液两相流压差波动信号的Hurst指数计算与分析

传统的流型识别方法对流型的特征缺乏一个量化的评价标准,只能由识别者采用模糊的语言来描述特征,在很大程度上依赖于识别者的主观判断。为了克服传统流型识别方法的缺点,对水平管内气液两相流进行测量,得到了反映两相流波动特性的压差波动信号,采用 Hurst 分析描述了水平管内气液两相流不同流型的压差波动特征,发现压差波动信号中存在着不同程度的周期成分。通过对不同流型的压差波动信号的 Hurst 指数 H 进行计算,发现不同流型的 H 值有很大差别,可根据 Hurst 指数 H 值的大小来识别流型,从而为流型识别提供了一种有效方法。     

SK型静态混合器内瞬时速度时间序列分形识别

为了研究静态混合器内湍流速度的非稳态特性,在湍流状态下(Re= 3972 ~11916)利用激光多普勒粒子分析仪下对直径为0.04 m、长径比为1.25的SK型静态混合器的3维湍流瞬时流场进行测量.基于小波阈值消噪理论和分形理论,选用Sym小波基在不同消失矩Ⅳ对瞬时速度时间序列进行多尺度分析.结果表明:静态混合器内瞬时速度信号呈现低维非周期长程自相似分形特性,Hurst指数在0.845～0.896之间波动;单个混合元件内,随着轴向位置的增加,Hurst数值先减小后增大,随着径向位移的增大Hurst数值呈先增大后减小的双峰分布;元件衔接处速度波动信号奇异性最强,N=8时速度波动信号分解误差最小.     

气固流化床声发射信号的多尺度解析

为了研究声波信号结构与气固流化床内流动行为的对应关系,对气固流化床的声波信号运用Daubechies二阶小波在1～9尺度下进行分解,用R/S分析分别研究各尺度下声波信号的分形特征.研究发现,气固流化床的声波信号具有多尺度特征.根据各小波尺度下波动信号的Hurst指数变化规律（均小于0.5、均大于0.5或两者皆有）,建立了声波信号的尺度划分标准,认为声波信号可划分为微尺度、介尺度和宏尺度,分别反映颗粒行为、气泡和颗粒团聚物行为和平均流动行为等.与压力脉动信号多尺度结构的比较表明,声波信号主要反映微尺度的颗粒信息,而压力信号主要反映介尺度的气泡信息.     

压力脉动法预测声场流化床最小流化速度

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,采用压力探针研究了声场流化床FCC和石英砂颗粒的流化特性,考察了声压级和频率对颗粒最小流化速度的影响。结果表明:无声场条件下,压力脉动标准方差随表观气速的增大而线性增大,声场的引入可以显著降低颗粒最小流化速度,声压级越大颗粒的最小流化速度越小;固定声压级改变声波频率,发现频率在300 Hz时颗粒最小流化速度最小。对不同声场条件下最小流化速度进行拟合,得到了声场流化床最小流化速度预测关联式。     

电站煤粉锅炉炉膛压力的分形特性

电站煤粉锅炉炉内过程是一个复杂的非线性时变过程,在传统的线性分析基础上引入非线性分析方法具有一定的现实意义.基于分形原理,以某电厂超超临界1 000 MW机组为例,针对电站8种典型工况分别对大量炉膛压力序列进行R/S分析,计算得到炉内压力序列的Hurst指数,分析了炉内压力波动情况与其Hurst指数间的关系,以期为锅炉燃烧优化调整提供有益的指导.     

增压富氧循环流化床的二维流动模型北大核心

建立了增压富氧循环流化床的二维流动模型,将增压富氧循环流化床炉膛分为下部密相区和上部稀相区,同时考虑气固轴向和径向变化。模型针对3002／70再循环烟气（RFG）富氧气氛,5mm颗粒粒径,在温度范围20～1000℃,压力范围0．1～6．0MPa下,计算了增压富氧循环流化床的流动特性,主要分析压力和温度对临界流化速度Umf的影响以及压力对环形区厚度6,床层空隙率8和颗粒浓度分布8。的影响。计算结果表明：随着压力的升高,临界流化速度不断减小,环形区厚度变薄,空隙率降低,颗粒浓度增大。随着温度的升高,临界流化速度先增大后减小,且床层压力越大,迭到峰值所需的温度越高。     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响，研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高，以Geldart B类和D类颗粒为实验物料，进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明，搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响，但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大，压力脉动的标准偏差减小，最小鼓泡速度增加. 最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后，压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率，流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.     

大颗粒流化床动力学相似性研究

为获得大颗粒流化床放大的理论依据及工业大颗粒流化床内部的动力学信息,在前人的相似性研究基础上,以两相流理论为基础对已有流化床动力学相似条件进行简化,获得了大颗粒流化床的动力学相似条件,该相似条件包含6个无量纲参数,即傅鲁德数、表观风速与临界流化风速的比值、静床高和床径的比值、固气密度比、颗粒球形度和颗粒粒径分布参数.经实验验证该相似条件是正确的,可以用于指导大颗粒流化床模型的放大.     

宽筛分颗粒高压热态最小流化速度的实验研究

在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,以4种不同平均粒径的宽筛分颗粒为实验物料,研究了在压力(0.1～4.5 MPa)和温度(20～800℃)范围内实验物料的最小流化速度。实验结果表明:在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小。而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料的种类的不同而有明显的差别。基于Ergun方程和床层受力分析,得到了最小流化速度的计算式,给出了高温高压宽筛分颗粒流化床最小流化速度合理计算步骤,并与其他研究者的关联式和实验结果进行了对比,结果表明本文提出的预测方法与实验结果吻合较好,相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。     

Effect of the distributor plugging ways on fluidization quality and particle stratification in air dense medium fluidized bed

Gas-solid fluidized bed separation is a highly efficient and clean technique for coal separation, and can effectively remove ash and sulfur contained gangue minerals from coal. However, the fine coal plugging distributor often leads to uneven fluidization and affects the separation effect. In this paper, different plugging ways were designed to study their effects on the fluidization characteristics and particle mixing. It was found that when the plugging phenomenon occurs, the minimum fluidization velocity of the fluidized bed gradually decreases as the plugging area enlarges. The difference between the top and the bottom of the bed minimum fluidization velocity increases accordingly, and a “stagnation phenomenon” occurs in the bed. The standard deviation of pressure fluctuations at the top of the bed is smaller than that at the bottom of the bed, which is the opposite of normal conditions. As the area of the plugging increases, the dead zone on the side wall of the fluidized bed significantly increases. The size of the dead zone is rapid reducing at the initial stage. It was noticed that the stratification of the low-density products is particularly affected by plugging, whereas the stratification of high-density products is not obviously influenced by certain conditions.     

非等密度颗粒气固流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学与离散单元法相耦合的CFD-DEM方法对两种表观气速下三维非等密度颗粒流化床内的气固运动进行了数值模拟研究,对比了两种气速下流化床内颗粒的分层和混合现象,发现在非等密度颗粒流化床内,有不同程度的颗粒分层现象存在。当表观气速较低,处于最小密度颗粒的临界流化速度和最大密度颗粒的临界流化速度之间时,颗粒体系出现了较为明显的分层现象,整体上为重颗粒在下、轻颗粒在上的分层结构;当表观气速较高,大于最大密度颗粒的临界流化速度时,分层现象不再明显。采用Lacey混合指数分析了流化床内颗粒之间的混合状况,发现颗粒密度差越小,混合指数越大,越难分离;颗粒密度差越大,则混合指数越小,分离越完全.     

流化床垃圾焚烧炉物料混合特性试验研究

采用焚烧方法进行城市生活垃圾处理时,由于国内垃圾混合收集的特点,大量尺寸较大的物料如建筑垃圾等都入炉燃烧,如不及时排出将影响床内物料的流化质量．针对这一问题,研究开发了异重流化床垃圾焚烧技术,采用倾斜布风板、导向风帽将这些惰性物料有效地排出炉外,依据这一技术,成功投运了一台150t／d处理量的垃圾焚烧炉,对水平布风板和倾斜布风板在使用普通风帽和导向风帽时的物料混合特性进行了对比研究．     

流化床造粒过程层式生长的实验研究

通过在流化床中将碳酸钾溶液雾化后喷涂在处于流化状态的玻璃珠上，研究了流化床造粒过程的层式生长机理。考察了床层温度、流化气速及溶液浓度等对涂覆率的影响。结果表明在实验范围内，造粒过程为典型的层式生长过程，造粒时间对涂覆率影响较小。床层温度对涂覆率影响显著、流化气速及溶液浓度对涂覆率也有较大影响，而且均是非单调的。     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。