电容层析成像在气固流化床测量中的应用

气固流化床广泛应用于化工、炼油、冶金、电力等工业生产领域。由于流化床中气固两相流动的复杂性,流化床测量方法的研究成为了一个重要的研究领域。电容层析成像（ECT）是20世纪80年代以来发展起来的一种非介入式多相流测量技术,已经在多相流测量领域发挥了重要作用。总结了国内外近年来应用ECT技术进行气固流化床测量的进展,特别是对气固流化床内固体相浓度、流化床流型识别、固体相速度等方面工作进行了总结,并简单介绍了ECT在流化床干燥中的应用,讨论了ECT和其他测量方法结合使用情况。最后对ECT在流化床测量中的局限性和发展方向进行了讨论。     

电容层析成像技术在线测量气固流化床空隙率的研究

基于电容层析成像技术，提出了一种在线测量气固流化床空隙率的新方法。建立了相应的12电极电容层析成像气固流化床空隙率测量系统，可同时实现气固 流化床空隙率分布的在线显示和整体空隙率测量。选择加权反投影算法进行图像重建以保证空隙率分布显示的实时性和有效性。采用Tikhonov正则化原理和ART算法相结合的组合型新图像重建算法来实现整体空隙率的测量。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，ART算法用于提高最终重建图像的质量。研究表明以上提出的空隙率测量新方法是有效的。空隙率分布在线测量的速度可达25幅／秒以上，整体空隙率测量的最大误差可小于5％。     

气—固流化床床层粘度的测量

<正> 一、概述石油化工所用催化剂颗粒在流化输送过程中,经常发生流动故障,为了表征气-固体系统流动性能,需要使用一个能够描述气-固两相系统内摩擦力大小,同时又易于检测的物理置,这就是气-固流化床床层粘度的概念。只有测量了床层粘度,才能对处于不同操作条件下的颗粒群流动性能进行定量评价。对流化床粘度的测量工作报导较少。Mathson 等、古川等报导过使用桨式Stormer 粘度计测量流化床的床层粘度。由于桨式转子会改变流化床颗粒运动的结构,故其结果只是定性的。Kramers采用旋转双球式粘度计,其实验结果亦是定性的。     

高速气固流化床局部瞬态行为混沌分析

在内径 1 86mm、高 9m的提升管中 ,通过改变操作气速获得湍动流化床、快速流化床和稀相输送典型的操作状态 ,使用光纤密度探头在轴向不同截面的不同径向位置处测得密度脉动时间序列 ,以反映不同流型下 ,不同浓、稀相区的瞬态动力学行为 .利用确定性混沌理论分析了局部密度脉动信息 ,以Kolmogorov熵定量地表征系统的动力学特征 .实验结果表明 ,Kolmogorov熵随流型的变化能正确地反映相应流型的特点 ,可用来描述不同流型下的流动结构 .在忽略壁面附近行为的条件下 ,对 3种流型、不同的浓稀相区 ,局部熵值随局部固含率变化可分为两个区 :当局部固含率高于 0 0 5时 ,熵几乎不随局部固含率的变化而变化 ;当局部固含率低于 0 0 5时 ,熵随局部固含率的减小而急剧增大 .这说明系统的混沌特征与局部固含率关系密切 ,局部固含率对系统局部动态行为起控制作用 .     

X射线投影成像法测量气固流化床中的固含分布——（1）原理及图像处理方法

X光成像和CT在医疗、工业等领域获得了广泛的应用。本文在轴对称假设的条件下，将X光成像系统用于测量气固流化床固含分布。使用新型X光探测器和改进后的回归算法对投射图像进行重构还原，得到流化床中径向颗粒浓度分布。     

气液固三相流化床反应器测试技术

在简述已有三相流化床测试技术的基础上,着重对近年来开发的测试新技术的基本原理及优缺点进行了分析,包括光纤探头技术、超声探头技术、放射颗粒跟踪技术、X射线颗粒跟踪测试技术、颗粒图像测速技术、电容层析成像技术、激光多普勒测速技术和相多普勒测速技术等,同时,展望了三相流化床测试技术的新方向.     

气液固三相循环流化床中气固相含率轴径向的分布

对气液固三相循环流化床中气固相含率沿轴径向的分布进行了实验研究和模拟。实验结果表明：与膨胀床相比，三相循环流化床内的相间接触较为充分；固含率轴向分布的一维沉降－扩散模型模拟值与实验值吻合较好。     

矿物在气固流化床中的分选研究

通过对气固流化床的基本特性的研究分析,指出了气固流化床具有良好的分选性能,并研究了矿粒在流化床中的分选机理。试验结果表明：气固流化床可以有效地分选矿物,开辟了一条亲的矿物干法分选途径。     

方形气固流化床确定合理采集参数的试验研究

针对368mm×368mm的方形流化床,采用FCC颗粒,利用光纤探头,通过对不同采集频率、采集时间下所获得的压力梯度、局部颗粒浓度和局部颗粒速度的波动特征数据进行对比分析。研究表明,相同采集时间(t=13.2s)和相同表观气速下,采集频率(10～50kHz)对局部颗粒浓度和速度的测试结果无直接影响;而相同采集频率(50kHz)和相同表观气速下,采集时间为13.2s时显示数据最光滑。     

气固下行流化床反应器：Ⅰ下行管反应器的发展及其应用

和上行提升管反应器相比，敢固下行流化床反应器由于具有气固停留时间短，气固径向分布均匀，返混小等显著优点，因而在化工，石油，石油化工，能源等许多领域具有潜在的应用的前景，被誉为是２１世纪取代提升管反应器的一种新型高效反应器。     

气固搅拌流化床压力脉动的小波分析

在内径188 mm、静床高400 mm的搅拌流化床中,采用Geldart D类颗粒为实验物料,通过小波分析研究了不同气速和搅拌桨转速下搅拌流化床的压力脉动行为.实验发现,搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的D类颗粒形成了散式流态化.随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,进而提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为临界鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据.随搅拌转速的增加,散式流态化的气速操作范围线性增加.在鼓泡流态化状态下,气速是流化床气泡行为的主导因素,搅拌桨转速的增加对气泡产生的频率无明显影响但可使气泡的直径变小.     

离心流化床中气固传热特性的实验研究

本文使用玻璃细珠、黄砂和氧化铝球在不同操作条件下进行了离心流化床气固两相间传热特性的实验研究．测定了气体入口、出口和床层温度随时间的变化．分析了床层厚度、粒径、物料性质、床体转速和气体流速等因素对气固传热特性的影响．首次获得了离心流化床气固两相传热的准则方程．     

方形气固流化床从鼓泡到湍动流态化转变速度预测模型

在368 mm×368 mm的方形气固流化床中对FCC颗粒进行了流态化实验,基于对床内总体压力脉动信号分析了从鼓泡流态化到湍动流态化的转变速度Uc与静床高度H0及床层面位置H的关系.结果表明,床层截面位置H较低或静床高度H0增加都使Uc增加,即鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变是由床层上部逐渐向下扩展的递进行为.基于这一...     

X射线投影成像法测量气固流化床中的固含分布 — (II) 应用及误差分析

通过标准化实验对X射线投影成像系统的误差进行了分析，进而应用该测量系统对提升管、纳米颗粒聚团床、鼓泡床和大直径下行床入口区的固含分布进行了测量，结果说明本测量方法可较准确、无接触测量气固两相流体系的固含分布.     

循环流化床气固流动行为的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,在Fluent数值模拟平台上对循环湍动流化床进行了研究。采用Gidaspow模型分段描述密相湍动和稀相循环输送区气固的相互作用,考察了反应器内压力、颗粒浓度等气固湍动特性参数的变化。CFD的模拟结果表明反应器中压力分布较为均匀;固体颗粒相和气体相间隙成絮状分布,在轴向中心区域颗粒浓度分布较为均匀;边壁区域颗粒浓度变化较大,存在强烈的气固相互作用。     

Geldart-B类颗粒在气固流化床中的床层膨胀与流型转变

采用理论推导和经验公式相结合方法,建立了Geldart-B类颗粒在流化床中流化过程的床层膨胀比(R)的通式,并在全取值范围内构建了床层膨胀比的收敛迭代公式。采用不同颗粒的流化实验数据对上述通式(模型)进行了验证,结果表明该模型很好地预测了床层膨胀比。进一步讨论了床层膨胀比与鼓泡流化流型变化之间的关系,给出了临界膨胀比的取值规律。有关床层膨胀比的研究结果一定程度上可有效改善流化床的监控,优化操作条件选取。     

气液固微型流化床的气液传质系数

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点,具有潜在的工业应用价值,但是,其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床,平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠,以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系,在三相流动研究的基础上,考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件,增加表观气速和表观液速,均使气液体积传质系数增大;表观气速主要改变气含率和气液相界面积,而表观液速主要改变液相传质系数;床径减小,气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加;在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒,形成三相分散鼓泡流型,当其固含率在0.15~0.30范围内,可显著增强气液传质,其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍;与宏观流化床相比,相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍,是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。     

气液固微型流化床的气液传质系数

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点,具有潜在的工业应用价值,但是,其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床,平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠,以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系,在三相流动研究的基础上,考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件,增加表观气速和表观液速,均使气液体积传质系数增大;表观气速主要改变气含率和气液相界面积,而表观液速主要改变液相传质系数;床径减小,气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加;在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒,形成三相分散鼓泡流型,当其固含率在0.15~0.30范围内,可显著增强气液传质,其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍;与宏观流化床相比,相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍,是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。     

气固流化床中的信息传输

引　言压力脉动信号用于气固两相流检测已经有相当长的时间 ,一般认为压力脉动信号包含了流化床内的许多动态信息 ,是颗粒特性、床的几何特性、气泡运动特性等多种因素的综合反映 .如何有效地从中提取隐含信息也一直是一个广受关注的问题 .在这方面国内外的研究者已经做过不少工作 ,包括早期研究压力脉动信号的均值、方差、功率谱、相关函数等 ,以及后来基于信号的非平稳特性的小波、Ｗｉｇｎｅ -Ｖｉｌｌｅ谱等 ,得到了一些有用的信息 .近年来 ,随着非线性科学的发展 ,有的研究者提出流化床具有显著的混沌特性 ,Ｄａｗ等在 1 990年第 1次发…