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。     

多段分级转化流化床提升管中颗粒聚团特性的研究

采用PC6D型颗粒浓度测量仪,在多段分级转化流化床冷态实验装置上,测量了提升管中局部固体浓度,对颗粒聚团特性进行了实验研究。结果表明:径向上絮状物的时间分率Fc和絮状物内的颗粒浓度εsc在床层中心区(r/R0.6)较低,而在边壁区(r/R0.8)相对较高。提升管所有截面上各径向位置的Fc和εsc均随表观气速urg的减小和/或固体循环量Gs的增加而增加,轴向上操作条件对底部加速段Fc、εsc的影响明显高于对上部充分发展段Fc、εsc的影响;径向上操作条件对中心区Fc、εsc的影响显著高于对边壁区Fc、εsc的影响。在絮状物颗粒浓度0到εsmf范围内,得出絮状物内的颗粒浓度εsc与该处相应的局部颗粒浓度εs的变化关系式为εsc=3.33εs0.8。     

FCC提升管内气体流经颗粒聚团流动特性的模拟研究

对催化裂化提升管反应器内气体流经颗粒聚团的流体力学特性进行了数值模拟研究。研究结果表明,气体流经颗粒聚团时,由于聚团的阻力作用,进入聚团的气体流量较少,大部分气体从聚团两侧绕流过去,聚团内部不同位置的颗粒所受到的力不同。颗粒聚团性质对气体流经时的流体力学特性影响很大,聚团空隙率越大,穿过聚团的气体流量越大,聚团内颗粒所受到的力也越大;聚团尺寸越大,聚团内颗粒所受到的力越小。气体速度对其流经颗粒聚团时的流体力学特性影响不大。     

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.     

低固含率气-液-固循环流化床流动特性

应用基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器的高速图像采集和处理技术,实验研究了低固含率条件下,低密度大孔吸附树脂固体颗粒气-液-固三相循环流化床的流体力学行为,分析了操作条件、液相物性、颗粒性质等对床内的固体颗粒循环速率、相含率、气泡运动等特性的影响,得到了具有合理物理解释的实验数据和结果。     

粘性SiC颗粒聚团流态化特性

对不同粒径的°SiC粘性颗粒的流态化实验表明,颗粒粒径对流化性能有较大影响,颗粒粒径越小,颗粒间粘附力越大,其流化性能越差;提出了粘性颗粒自然聚团数Ae_n和流态化聚团数Ae_f,用来表征颗粒的流化性能;指出了应开展粘性颗粒聚团流态化的研究。     

高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟

在φ80 mm×8000 mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。     

气—固流化床颗粒的内循环流动

从多尺度范围考察了气－固流化床内尾涡颗粒流和乳化相颗粒流的运动规律,将分散的尾涡颗粒流和乳化相颗粒流连续介质化,从流变学角度定义了颗粒洗粘度,用流体力学方法建立了内循环流动结构的多尺度,连续介质流模型,较好地揭示了颗粒循环循环流动的规律。实验观测支持模型预测结果。     

气固流化床中颗粒分离研究进展

综述了气固流化床有关颗粒分离的研究概况及最新进展。既包括实验研究，又给出模型比较。讨论了不同研究结果之间的差异及存在的不足。指出了在这一领域中应该进一步进行深入研究的课题。     

水平管内液固流化床颗粒分布

在水平管液固循环流化床的实验装置上,利用CCD图像采集与处理系统对不同操作条件下惰性固体颗粒在管中的浓度分布进行了测量。利用浓度分布不均匀度的概念,定量地描述浓度分布的不均匀程度。在此基础上,提出了颗粒浓度分布的经验计算式。     

气固流化床中双组分混合颗粒密相床的膨胀

在一套φ500 mm×12500 mm大型冷模实验装置上对大差异双组分混合颗粒体系的密相床床膨胀规律进行了实验研究,考察了表观气速、床层高径比和小颗粒质量分率对混合颗粒体系床膨胀的影响.实验结果表明:基于空隙率表示的床膨胀系数随床层高径比的增大而减小,在床层高径比为2.4后基本不再变化;小颗粒质量分率在0.4附近时,基于空隙率的床膨胀系数达到一最小值.通过对实验数据的分析,得到了基于空隙率的床膨胀系数的数学模型,模型计算值与实验值吻合较好.     

气固流化床内鼓泡行为的离散颗粒数值模拟

采用离散颗粒数值模型探讨了气固流化床内多个气泡的运动规律. 数值计算考虑了颗粒与气体的相互作用以及颗粒间的相互作用,颗粒与气体的相互作用采用Gidaspow阻力修正公式,颗粒间的相互作用则采用硬球碰撞模式描述. 给出了一种在二维非结构网格下精确计算颗粒体积分数及两相全隐耦合求解颗粒速度的方法,同时,在硬球模型中对颗粒碰撞事件采用散列表的处理方法,大大提高了计算效率. 数值计算结果表明,由于多个气泡的相互作用而导致气泡的横向运动显著,气泡运动轨迹与气泡形状依赖于流化床内静压力的分布,气泡总是选择压力小、压差梯度大的路径上升,这一现象与气液分离流中气泡的运动规律类似.     

流化床气固稀相流动体积空隙率的图像检测方法

介绍了应用数字图像处理技术检测流化床气固稀相流动体积空隙率的方法.使用高速摄影系统,对流化床气固稀相流动过程进行实时拍摄和图像采集,利用图像处理技术对不同时刻的图像进行消噪、边缘提取、二值化、分割等处理,然后计算出图像中目标颗粒的周长、面积、体积等参数.统计得出每幅图像中颗粒粒径分布曲线.利用数学模型,计算出稀相流动不同时刻的体积空隙率.实验结果表明,该方法较符合实际情况、且具有较高的测量精度,可以用于气固稀相流动参数的在线检测.     

气固流化床固体浓度分布的冷模研究

在内径0.284 m、高6.0 m的气固流化床冷模装置中进行了气固流化实验,采用PC6 D型颗粒浓度测试仪检测固体浓度. 分别采用枝条型(开孔率a=5‰和2.5‰)和环形(a=5‰)气体分布器,以直径154~180 mm、密度2550 kg/m3的砂子为颗粒,在静床高H0=0.6~1.5 m、表观气速u=0.3~0.6 m/s的情况下,考察了时均固体浓度1-e在空间的分布. 结果表明,增加u使密相区的1-e减小,分布器形状对1-e影响不大. 采用较低a的分布器时1-e的变化较大,且其值均较低. H0=0.6 m, 轴向位置H=0.4 m, u=0.3 m/s, 径向位置r=0~0.142 m时,1-e由0.410上升到0.494;H0=0.6 m, H=0.4~0.95 m, u=0.3 m/s, r=0时,1-e从0.410减小到0;H0=1.5 m, H=0.4~1.3 m, u=0.3 m/s, r=0时,1-e从0.397先下降到0.372,再上升到0.424,最后下降到0.328.     

多段分级转化流化床颗粒浓度的数值模拟

多段分级转化流化床煤气化反应器是由鼓泡射流流化床和快速流化床耦合而成的新型气化炉,采用欧拉双流体模型对其气固两相流动行为进行了数值模拟。模拟结果表明,两种流型的耦合,并非两种流态形式的简单叠加,回料口下段床内轴向浓度呈"C"型分布,上段轴向浓度呈指数分布,与实验结果较接近。同时考察了局部位置的颗粒浓度分布及其随操作条件的变化情况,表明快速床稀相段边壁区域颗粒浓度波动较中心强烈,且对操作条件的变化敏感,回料口附近的偏流现象以及过渡渐缩段的颗粒弹溅现象均与实验观察一致。研究得到的规律可指导多段分级转化流化床的设计和优化。     

信息理论在气固流化床颗粒碰撞压力波动信号分析中的应用

用信息理论中信源熵或信息流率的概念来判断气固流化床中颗粒碰撞压力信号中存在的混沌现象 ,确定信号中噪声的干扰情况 ,同时计算了不同操作条件下体系的KS熵。     

气固循环流化床颗粒浓度波动信号的预测

结合重构相空间方法与人工神经网络法，建立了混沌时间序列预测模型. 应用此模型对f100 mm?16 m的上行气固循环流化床系统中的FCC固体颗粒局部颗粒浓度波动信号进行了预测. 结果表明：循环流化床的颗粒浓度波动信号只能被短期预测，其长期行为是不可预测的，这从另一个角度说明气固循环流化床系统是一混沌系统.     

气固流化床内宽筛分硅粉颗粒流化特性的数值模拟

为了探索气固流化床内宽筛分硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用Eulerian气固多相流模型及SIMPLE算法,模拟了二维气固流化床内不同粒级硅粉颗粒在不同操作件下的气固流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,研究了床内气固两相的流动特性.结果表明:模拟计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为10...     

小波分析在气固流化床中颗粒碰撞压力信号分析中的应用

颗粒碰撞压力的大小和频率会严重影响气固流化床中内部构件及其支撑部件等的磨蚀情况和使用寿命,是设计流化床中内部构件及其支撑部件的关键因素之一。采用膜式压力应变传感器、多通道数据采集仪测定不同颗粒在操作流速0.262 1~0.524 2 m/s浓相区内不同轴向、径向位置处的颗粒碰撞压力信号,通过小波分析和相空间重构分析,揭示颗粒和气泡对颗粒碰撞压力的影响和气固流化床中内部构件的影响。     

三相流化床动力学特征的影响因素

利用电导探头测试技术,以不同粒径的玻璃珠颗粒、金精矿、金矿氰化尾渣为固相,空气为气相,不同粘度的液体为液相,对三相流化床中不同测孔的电导率进行测试和计算,系统研究了颗粒粒径(dp)、密度(r)、质量(q)、表观气速(Ug)、液体粘度(ml)等对相含率的影响. 结果表明,dp从0.05 mm增加到0.15 mm,气含率(eg)增加2%~3%,而固含率(es)减小2%~4%;其他条件相同,密度大的颗粒es和eg较小;随q增加,eg降低,es增加,玻璃珠颗粒每增加100 g,eg减小约2.5%,es增加约1.5%;随Ug增大或减小,eg和es亦随之增大或减小;随ml增大或减小,eg和es亦呈增大或减小趋势.