气固下行床中壁面对介尺度曳力的影响规律

传统介尺度曳力模型的构建通常基于全周期域的细网格模拟数据集,未考虑壁面的影响,而真实流化床反应器系统中的壁面条件会影响壁面附近的非均匀结构,进而影响到壁面附近颗粒所受的曳力,因此研究壁面效应对介尺度曳力模型的影响很有必要。本文通过对拟二维全周期系统和不同床宽的周期下行床系统的介尺度曳力修正系数相对误差径向分布进行比较,探究了周期下行床中的介尺度曳力回归全周期系统曳力的现象,分析了曳力修正系数径向分布的影响因素。发现不同床宽下受壁面影响区域占整个床的比例改变较小,且曳力系数相对误差的值受该位置的固含率、固含率梯度、固相剪切率及粒化温度分布等因素影响,最后拟合了曳力系数相对误差关于径向位置的公式,并对过滤尺度对曳力系数相对误差的影响和一些变量关联曳力时是否已经隐性包含了壁面的影响进行了探讨。     

气固流化床介尺度结构形成机制及过滤曳力模型研究进展

气固流化床中,介于颗粒与宏观尺度间的复杂的时空多尺度结构（介尺度结构）将完全改变气固相间作用规律,加大了流态化系统调控及预测的难度。为此,需要构建考虑结构影响的相间本构关系。其中,曳力作为影响流态化动力学特征的主导因素,对其研究尤为重要。从结构产生演化的机制出发,概述结构影响曳力的机理,以模型构建流程的角度对结构和过滤两类模型进行总结,并重点综述过滤模型构建在提升准确性、有效性、通用性和考虑更多物理机制方面的最新进展。研究表明：提升模型通用性和考虑真实系统中更丰富的物理机制仍是建模中亟待解决的问题,结合结构演化机制理性建模和充分发挥机器学习数据分析处理优势或是曳力建模进一步发展的关键。     

基于变尺度格子气方法的气固相间曳力模型

基于变尺度格子气方法,建立了气固相间曳力模型,对气固两相之间的耦合机制进行了研究,从微观角度出发,得到了气固两相之间相互作用的宏观行为。文章用此模型对气固两相流系统进行了模拟,模拟结果与四种经典曳力模型的模拟结果一致,验证了模型的正确性和有效性。     

基于介尺度稳定性条件的多相流曳力与群体平衡模型

介尺度结构和介尺度机制是化工、冶金、能源等过程工程中的重要科学问题。尽管多相流数理模型在过去的几十年中已取得长足进展,但仍存在准确性依赖可调参数、模型适用性有限、计算量大等问题,难以适应当前快速发展的新工艺和新过程开发的需求。实际上,基于平均化方法的多流体方程组需要若干子模型封闭,如相间作用力、聚并/破碎核函数以及湍流模型等;这些子模型决定了多流体模型的模拟准确性。从介科学角度发展介尺度物理模型为解决这些问题提供了新的思路。模型可以解析多相流非均匀结构演化的控制机制,进而改进或重构子模型。总结了基于介尺度稳定条件的两类介尺度封闭模型：一类用于封闭相间动量传递,如介尺度曳力;另一类用于封闭离散相特征参数的演化,如介尺度群体平衡模型,计算气泡或液滴尺寸。进而综述了这些模型在流化床、鼓泡塔、气升式环流反应器、搅拌槽、转定子乳化器等多相流设备中的应用,并展望了未来发展方向和关键科学问题。     

耦合EMMS曳力与简化双流体模型的气固流动模拟

提出了一种耦合EMMS曳力的简化双流体模型,该模型忽略固相黏度,用简单的经验关联式来计算固相压力,并且耦合考虑了介尺度结构的EMMS曳力模型来计算气固相间作用力。采用简化双流体模型成功模拟一个三维实验室尺度鼓泡流化床,数值模拟结果与完整双流体模型以及实验测量结果进行了比较,结果表明耦合EMMS曳力的简化双流体模型模拟结果与完整双流体模型耦合EMMS曳力的模拟结果基本相当,并且都与实验结果吻合良好,然而简化双流体模型的计算速度是完整双流体模型的两倍以上。这表明曳力模型在气固模拟中起着主导作用,而固相应力的作用是其次的,耦合EMMS曳力的简化双流体模型在实现工业规模气固反应器快速模拟中具有巨大潜力。     

流体沿平壁流动的曳力系数

DRAGCOEFFICIENTFLOWOVERAFLATPLATE1前言当流体流过壁面时,就壁面而言,它受到流体的曳力。曳力系数与对流传热系数和传质系数一样,是在计算传递速率时首先要确定的传递系数,它们都是雷诺数的函数,三者又可以类比。因此,可由一个已知的传递系数去预测另一个未知的传递系数。在传递过程研究中常通过动员传递中易于求得的曳力系数估算对流传热系数与传质系数。本文针对文献中存在的不足,进行透彻的分析,推导出精确计算流体沿平壁流动时平均曳力系数的公式,供设计计算以及深入研究三传类比时参考与应用。2公式推导2．三…     

氨法烟气脱硫吸收塔流场数值模拟

氨法烟气脱硫工艺过程一般分为脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造三部分,吸收塔是氨法脱硫的核心设备。以某化工厂锅炉烟气氨法脱硫项目吸收塔作为流场数值模拟对象,分析了吸收塔内的烟气流动形态。结果表明,吸收塔系统整体压降不超过2000Pa、浆液分布均匀。     

分区曳力模型的2D鼓泡流化床流动特性模拟

曳力对两相流动特性具有很大影响,由于颗粒团聚的影响,传统曳力模型不能准确预测气固间曳力.为了提高两相流动特性的模拟精度,文中综合考虑不同曳力模型在特定浓度的曳力系数特性,分区确定曳力模型,并在模型断点处使用光滑函数,基于CFD开源平台OpenFOAM耦合TFM模型对2D鼓泡流化床进行流动特性模拟.结果表明:分区曳力模型...     

垂直并流向上气固两相流中流动结构的分析及曳力系数的计算

This study investigates the heterogeneous structure and its influence on drag coefficient for concurrent up gas-solid flow.The energy-minimization multi-scale (EMMS) model is modified to simulate the variation of structure parameters with solids concentration,showing the tendency for particles to aggregated to form clusters and for fluid to pass around clusters.The global drag coefficient is resolved into that for the dense phase,for the dilutephase and for the so-called inter-phase,all of which can be obtained from their respective phase-specific structure parameters.The computational results show that the drag coefficients of the different phases are quite different,and the global drag coefficient calculated from the EMMS approach is much lower than that from the correlation of Wen and Yu.The simulation results demonstrate that the EMMS approach can well describe the heterogeneous flow structure,and is very promising for incorporation into the two-fluid model or the discrete particle model as the closure law for drag coefficient.     

石灰石-石膏脱硫喷淋塔吸收区高度计算模型

从液滴受力分析入手,建立了喷淋塔的比表面积和传质速率方程,将吸收区划分为变速段与恒速段,推导了吸收区高度的计算模型,引用工业脱硫塔实际的工艺数据验证了模型的正确性,讨论了操作参数对吸收区高度的影响。结果表明,增加喷淋密度、提高吸收液pH值、减小液滴直径,均可降低吸收区高度;提高操作气速、增大烟气入口SO₂浓度,吸收区高度增加;脱硫率随塔高而增加,但当脱硫率超过90%以后,增加塔高对脱硫率的影响不大。     

喷雾干燥半干法烟气脱硫效率主要影响因素的实验研究

为提高半干法烟气脱硫效率,通过改变喷嘴级数、脱硫剂类型和增加添加剂等,在自主设计和搭建的热态实验平台上,对半干法烟气脱硫进行了实验研究。结果表明：增加喷嘴级数可有效提高脱硫效率;双级系统脱硫效率在一、二级喷嘴供浆量各占60%和40%时达到最高,比相同工况下单级系统可提高15.2%;烟气温降和SO₂脱除主要发生在浆液雾化区;增加添加剂能有效地提高系统的脱硫效率,添加剂浓度小于0.8 g·L^-1时,脱硫效率随其浓度呈线性增加,作为添加剂NaOH较NaCl效果更为明显。     

热处理对凹凸棒石结构及其脱硫性能的影响

凹凸棒石是一种性能优良的吸附材料,对小分子极性气体具有很好的吸附性,适宜的煅烧处理可以提高其吸附活性。考察了凹凸棒石经过不同条件热处理后对烟气中SO₂吸附性能的变化行为。利用XRD、BET和TPD等方法表征了凹凸棒石脱硫剂在热处理过程中的结构变化。探讨凹凸棒石脱硫剂的结构特性与其脱硫性能的内在关系。研究发现：凹凸棒石的微观晶体结构随热处理温度的升高呈现显著的阶段性变化,而SO₂吸附实验结果表明,这种结构变化的程度与凹凸棒石表面不同形态水分子的脱除密切相关。随着热处理温度的升高,凹凸棒石对SO₂的吸附量呈现先增大后减少的趋势;凹凸棒石的表面吸附水和沸石水的存在占用大量的吸附位,对SO₂的吸附是不利的;而结晶水的存在对SO₂的吸附是有利的。     

伊泰锅炉循环流化床烟气脱硫技术研究

为提高烟气脱硫效率,在分析循环流化床脱硫工艺的基础上,根据煤质分析,选取了系统的烟气设计参数和脱硫剂参数并对脱硫效率进行分析。结果表明,循环流化床烟气脱硫技术与炉内喷钙法相结合可以达到90%的脱硫效率,SO2的排放浓度小于200 mg/m3,可以满足《锅炉大气污染物排放标准》的相关要求。与湿法脱硫技术相比,循环流化床烟气脱硫技术具有设备紧凑,投资少,占地小,特别适用于现有机组的改造工程,脱硫剂利用效率高,脱硫产物为干灰,不会产生二次污染等优点。但循环流化床烟气脱硫技术也存在着脱硫效率较湿法脱硫技术偏低,对锅炉负荷的变化适应性差,运行控制要求较高等不足。     

天然气减阻剂减阻机理探讨

对现有天然气减阻剂减阻机理进行了较深入的分析,重点介绍了光滑减阻、粘弹减阻和光滑一粘弹减阻机理。从微观结构分析了输气管道近壁区阻力的成因,进一步证实了输气管道近壁区是实现湍流控制和减阻增输的关键区域;从实验研究和理论研究两方面对各个减阻机理进行了评述,并列举了各减阻机理的理论依据或事实依据。此外,简要介绍了天然气减阻剂的应用条件,并提出了减阻机理的研究重点。     

Effect of adjusted mesoscale drag model on flue gas desulfurization in powder-particle spouted beds

An energy minimum multiscale model was adjusted to simulate the mesoscale structure of the flue gas desulfurization process in a powder-particle spouted bed and verified experimentally. The obtained results revealed that the spout morphology simulated by the adjusted mesoscale drag model was unstable and discontinuous bubbling spout unlike the stable continuous spout obtained using the Gidaspow model. In addition, more thorough gas radial mixing was achieved using the adjusted mesoscale drag model. The mass fraction of water in the gas mixture at the outlet determined by the heterogeneous drag model was 1.5 times higher than that obtained by the homogeneous drag model during the simulation of water vaporization. For the desulfurization reaction, the experimental desulfurization efficiency was 75.03%, while the desulfurization efficiencies obtained by the Gidaspow and adjusted mesoscale drag models were 47.63% and 75.08%, respectively, indicating much higher accuracy of the latter technique.     

活性炭在烟气脱硫中的应用

综述了应用活性炭材料脱硫的三种不同方法，同时介绍了活性炭材料表面结构，含氧官能团，含氮官能团，表面负载金属氧化物对活性炭材料脱硫活性的影响。     

稠油流动边界层水基泡沫减阻模拟

针对稠油水环输送的中心油流偏心问题,提出稠油流动边界层在AFS-2水基泡沫作用下的模拟实验方法,设计加工相应的管流模拟装置及泡沫发生、注入与泡沫层生成系统.用201甲基硅油模拟稠油,实验研究稠油在水基泡沫作用下的水平管流阻力特性,分析泡沫与硅油的流速与流量比对硅油流动流型和减阻效果的影响.基于上部泡沫-下部液膜复合边界层假设,建立硅油-泡沫-液膜中心环状水平管流的压降预测模型.结果表明:20℃室温下,当泡沫与硅油流量比为0.2～0.5时,硅油流动减阻率高于70%,其机理可归结为油壁间形成了上部泡沫-下部液膜的复合隔离润滑层;理论预测值与实验测量值吻合良好,相对误差为－17.55%～9.76%.     

一种烟气脱硫絮凝剂的改进方案与效果评价

烟气脱硫废水温度高、颗粒物重,烟气脱硫适用絮凝剂很少,本文改进了聚丙烯酰胺的常用浓度,大大提高了絮凝效果,降低了脱硫废水的吨处理费,为烟气脱硫装置提供了新的絮凝方式。     

曳力模型和湍流模型对内环流反应器数值模拟的影响

研究了曳力模型和湍流模型对气升式内环流反应器流体力学参数的影响,进一步证实了DBS-Local曳力模型在气升式内环流反应器中的适用性。结果表明：曳力模型决定了是否可以模拟出下降管中的气体;而曳力模型和湍流模型共同作用,决定了气含率模拟结果的准确性。Schiller-Naumann、Tomiyama、Grace、Ishii-Zuber这4种曳力模型均无法预测出下降管含气这一现象,而DBS-Local曳力模型能够模拟出下降管中的气体。DBS-Local曳力模型与standard k-ε mixture湍流模型组合,对气含率的预测值与实验值较为接近,而与RNG k-ε dispersed湍流模型组合,对轴向液速的预测值与实验值更为接近。