导流管喷动床内液固两相流动特性研究

为了探究不同参数对液固导流管喷动床内颗粒流动行为的影响,本文基于欧拉-欧拉双流体模型结合颗粒动理学对喷动床内液固两相的流动特性进行数值模拟。本文在导流管喷动床的底部引入辅助入口,通过改变颗粒粒径和液体粘度,得到了颗粒轴向速度、颗粒浓度、颗粒拟温度、静压力、动压力等参数的变化规律。模拟结果显示,在一定范围内增大颗粒粒径和液体粘度,颗粒的轴向速度减小,颗粒拟温度显著升高,喷动床内的静压力增加,液体动压力减小,床层膨胀高度明显增大。但当液体粘度增加到一定值后,喷泉区不再明显,并且出现了颗粒回流的现象。因此,综合考虑颗粒粒径和液体粘度,可以显著减小颗粒的堆积,提高喷动效率,使颗粒流化更加充分。     

加压喷动流化床最小喷动速度的试验研究

在内径100 mm的有机玻璃冷模装置上进行了加压喷动流化床试验.床料直径为1.6 mm、2.3 mm的小米.研究了压力、静止床高及流化风对最小喷动速度的影响.试验结果表明:喷动流化床的最小喷动速度随压力的增大而减小,但减小幅度逐渐变小;静止床高增大,最小喷动速度增大,但床高的增加对最小喷动速度的影响随着压力的增大而减弱.流化风风量增加导致最小喷动速度降低.根据试验数据进行了线性回归,分别得出了uf=0和uf＞0(uf为流化风床内表观气速)时最小喷动速度的关联式,相关系数分别为0.964和0.920,关联式和试验值吻合较好.     

导流管喷动床流体动力特性的实验研究

对以小米为物料的常规喷动床及导流管喷动床全床压降随表观气速变化规律进行了实验研究．结果表明，与常规喷动床相比，导流管喷动床不仅最小喷动速度、操作压降和最大压降均大幅减小，而且夹带高度较小时会在达到稳定喷动之前发生有利于操作的不稳定喷动现象．此外，导流管喷动床的流体动力特性受料床高度影响不大，但受导流管内径和夹带高度的影响显著．最后，依据实验结果提出了导流管喷动床最小喷动速度的关联式．     

喷动床反应器内流体动力特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学理论模拟颗粒相流动,对喷动床核反应器内的流体动力行为进行了数值模拟.模拟得到了喷动床核反应器内颗粒浓度标准方差、空隙率和颗粒速度分布.研究结果表明喷动床核反应器内颗粒浓度标准方差先逐渐增大至最大值后下降.分析了摩擦应力模型和倒锥体角度等影响因素对喷动床核反应器内的流体动力特性的影响.     

加压喷动流化床流型的试验研究

在一个内径100 mm的柱锥型喷动流化床上进行了喷动流化床流型的试验研究.试验中发现了5种不同的流型:固定床(FB)、鼓泡射流流化床(JFB)、节涌射流流化床(JFS)、充气喷动床(SA)和喷动流化床(SF).研究了静止床高、操作压力对喷动流化床流型的影响.结果表明:随着静止床高的增加,稳定的喷动流化床区域减少;随着操作压力的增加,稳定的喷动流化床区域增加.     

浸没管对喷动床内颗粒运动和换热的影响及管壁磨损的数值模拟

应用耦合的计算流体力学和离散单元法,从微观角度对带有浸没管的喷动床进行了研究,分析了浸没管对喷动床内颗粒运动和换热特性的影响,并对浸没管管壁的磨损情况进行了定量研究。结果表明:浸没管显著降低了床高波动,缩短了喷动床内建立稳定喷动流化过程的时间;强化了颗粒-气体对流换热,提高了床内颗粒平均温度,并增加了颗粒碰撞,使得颗粒的温度分布更加均匀;管壁最大磨损主要发生在管壁下方靠近中心喷口的一侧,管壁两侧的磨损情况相对较好。     

底饲进料循环喷动床内压力脉动信号的SHANNON信息熵分析

为了研究底饲进料循环喷动床内气固两相流的流动特性,通过冷态实验测量反应塔内轴向不同高度上的压力脉动信号.应用SHANNON信息熵分析压力信号,并比较不同操作条件对塔内气固流动的影响.结果表明:压力脉动及其功率谱在不同床层高度上表现出不同的特性;SHANNON信息熵能够很好地反映特征信号的复杂程度和稳定程度;提高流化速度和循环倍率能够导致塔内轴向上的颗粒浓度上升,从而使压力脉动的幅度增加;提高喷射速度和喷嘴位置,能使反应塔底部气固湍动更加强烈,SHANNON信息熵随之上升.     

喷动流化床气体混合特性实验研究

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床煤部分气化炉冷态试验装置上,在喷动区和环形区同时采用了不同示踪气体的方法,获得了在不同喷动气流速和流化气流率这2个重要的操作参数下,不同床层高度上示踪气体的径向分布,考察了喷动区与环形区之间的气体交换特性和环形区的气体混合特性.结果表明,喷动气速度的增大,使喷动气向环形区的传质加强,也促进了流化气在环形区的混合;流化气流率的增大,气体由环形区向喷动区的传质大于由喷动区向环形区的传质,且流化气在环形区的混合加强.喷动气和流化气的浓度沿床层高度依次降低.此外,结合CCD拍摄的流动结构图像,从气相质量交换的角度对床内的气固流动特性进行了讨论.     

贴体坐标系下喷动床内气固两相流体动力特性的数值模拟

采用稠密固相动力-摩擦应力模型,建立喷动床内气固两相双流体模型．应用贴体坐标系使得计算网格与喷动床的倒锥体边界相一致．通过数值模拟获得喷动床内喷射区、环隙区和喷泉区内颗粒速度及浓度分布．计算结果表明,喷泉区具有强烈的气固两相质量和动量交换．当倒锥体倾斜角度达到60°,在射流入口处形成一瓶颈．研究表明颗粒间滑动-滚动摩擦应力对环隙区颗粒流动具有明显的影响．     

喷动流化床传热特性的CFD-DEM模拟

基于颗粒-颗粒、颗粒-流体间的传热机制建立了颗粒尺度下的传热模型,并将其与计算流体力学-离散颗粒模型(CFD-DEM)耦合,建立了CFD-DEM传热模型,在传热计算中采用真实的颗粒接触刚度修正了颗粒-颗粒间的传热。采用典型喷动流化床内的颗粒传热实验数据验证了CFDDEM传热模型的准确性,并利用该模型分析了喷动流化床内的传热特性。结果表明:喷动流化床内颗粒的传热系数受其运动状态的影响,颗粒在环隙区域外循环的传热系数比内循环传热系数大;喷动流化床内平均传热系数呈对称分布,流化区域内的平均传热系数大于非流化区域,床体底部两侧及气体入口处的平均传热系数最大,床层中央区域的平均传热系数较小.     

在CFB锅炉中煤粉不同喷入位置对炉内固相运动特性的影响

针对循环流化床结合煤粉燃烧技术,建立了炉内气固运动特性的三维数学模型,研究分析了煤粉不同喷入位置及不同二次风速度对炉内气固运动特性的影响.结果表明:在不同二次风速下,煤粉燃烧器布置位置距布风板2600 mm和2000 mm时,颗粒速度波动大,流动不稳定,不能在悬浮段形成局部颗粒流浓度;布置位置为距布风板2300 mm时,流动状态较稳定,而且能够在悬浮段形成高浓度颗粒流.因此在采用联合燃烧技术的循环流化床中,保持流化风速为2 m/s时,煤粉燃烧器布置位置在距布风板2300 mm时,能使煤颗粒在炉膛整个上升过程中处于高温燃烧氛围.