错流移动床的压降特性

在矩形移动床内考察了颗粒下移速度、颗粒堆积状态及空腔生成和长大发展过程等因素对压降的影响. 在错流气体速度为0.09~1.35 m/s、颗粒下移速度为0.95~9.68 cm/min的较大变化范围内进行了实验研究. 结果表明,颗粒下移速度对压降几乎没有影响;当错流气速足够大时移动床内将出现"空腔"和"贴壁"等现象,空腔的发展过程造成压降随时间出现稳定、微波脉动和大幅波动3种变化;欧根公式适用于低错流气速时的移动床压降;高错流气速下空腔出现了"生成-长大-塌落-流化"的循环变化过程. 在实验基础上建立了有空腔时的移动床压降模型,并对空腔尺寸进行了无因次关联,其床层压降的计算结果与实验值相符.     

矩形移动床径向反应器内颗粒贴壁现象分析

贴壁现象是制约移动床反应器操作弹性的瓶颈之一。在高度为1.3 m,宽度为0.3 m,厚度为0.04 m的矩形径向移动床冷模实验装置上考察了颗粒层的贴壁现象。记录了不同操作条件下贴壁与空腔现象产生的位置及形状大小,并测量了气体通过床层的压降。结果表明,随着表观气速的增加,贴壁层变厚,空腔变大,呈现为渐进型贴壁,而颗粒循环强度对贴壁与空腔现象无影响。通过力平衡分析建立了描述贴壁现象的数学模型,引入矫正因子对模型进行修正,模型计算值与实验值基本相符。     

梯形移动床径向反应器内颗粒的贴壁现象分析

贴壁现象是制约移动床反应器操作弹性的瓶颈之一。在高度为1.3 m、顶部宽度为0.185 m、底部宽度为0.299 m、厚度为0.04 m的梯形径向移动床冷模实验装置上考察了颗粒层的贴壁现象。记录不同的操作条件下,贴壁与空腔现象产生的位置及形状大小,并测量了气体通过床层的压降。随着表观气速的增加,贴壁层变厚,空腔变大,呈现为渐进型贴壁;而颗粒循环强度对贴壁与空腔现象无影响。通过力平衡分析建立了梯形床贴壁现象的数学模型,引入矫正因子对模型进行修正,模型计算值与实验值基本相符。     

梯形移动床径向反应器内颗粒的贴壁现象分析

贴壁现象是制约移动床反应器操作弹性的瓶颈之一。在高度为1.3 m、顶部宽度为0.185 m、底部宽度为0.299m、厚度为0.04 m的梯形径向移动床冷模实验装置上考察了颗粒层的贴壁现象。记录不同的操作条件下,贴壁与空腔现象产生的位置及形状大小,并测量了气体通过床层的压降。随着表观气速的增加,贴壁层变厚,空腔变大,呈现为渐进型贴壁;而颗粒循环强度对贴壁与空腔现象无影响。通过力平衡分析建立了梯形床贴壁现象的数学模型,引入矫正因子对模型进行修正,模型计算值与实验值基本相符。     

整流子对错流移动床颗粒行为的影响

在矩形错流移动床中考察了整流子对移动床内颗粒移动、空腔、贴壁等现象的影响. 实验结果表明，在有错流的条件下，床层内颗粒下移速度表现为近上游面的颗粒快于近下游面的颗粒，适当调整整流子位置有可能使床层内颗粒在某一气速下以几乎相同的速度下移. 与无整流子的装置相比，整流子的设置能推迟移动床空腔的生成并减小空腔尺寸，其横向位置离上游面越远对空腔影响越小；但设置整流子将降低错流移动床的贴壁临界值，其横向位置离上游面越远对贴壁影响越大. 为定量描述空腔尺寸和贴壁临界值，将床层简化为由整流子中心位置决定的2个虚拟流道，并分别建立了数学模型，模型计算值与实验值大致相符.     

气固错流移动颗粒床过滤器压降特性研究

研究了错流移动颗粒床过滤器操作压降与过滤介质特性、表现过滤气速、颗粒层移动速度和床层粉尘沉积量之间的关系。结果表明，无粉尘沉积时，床层压降可以用Ergun方程计算。颗粒层移动速度的变化并不会造成床层压降的显著变化。除尘过程中，床层内粉尘沉积量随气体中粉尘浓度的增大、颗粒层移动速度的减小而增加，同时将导致床层压降的显著增大。错流移动床除尘操作压降可以用带修正项的Ergun方程计算，其修正项为比沉积率和颗粒层空欧率的函数。在实验数据范围内，该方程的计算结果与实验数据最大偏差小于15％。     

移动床空腔现象及空腔尺寸

移动床由于具有独特优越性得到广泛应用,但其流量受到空腔现象的影响.在二维矩形错流移动床内研究了移动床内的空腔现象,以两种物料及壁面材料对移动床内空腔现象的产生、发展进行考察.当错流气速或压力梯度足够大时移动床内将发生空腔,空腔大小随错流气速的增大而增大.并考察了空腔尺寸与错流气速的关系.在流体力学分析和力平衡分析的基础上推导出简化的空腔尺寸关联式,得出一个有多参数的非线性方程组,获得空腔尺寸与错流气速的关系,与实验数据基本吻合.     

矩形导流管喷动床下行区的床层压降

带导流管的矩形喷动床是传统喷动床的改进型式,矩形床内设置的与床同厚的垂直导流管,可以控制固体颗粒的内循环速率,同时使下行区中的气固移动床维持平推流.本文实验测定了不同表观气速、床层重量、不同固体颗粒与气体入口形式与尺寸时,矩形导流管喷动床下行区的床层压降,以考察其流动特征.实验结果表明,下行区存在床层压降的轴向分布,气固流动处于负压差下移上流区,且气固滑移速度自下而上是逐渐下降的.下行区颗粒床层的压降以及颗粒的移动下输,受到喷动床表观气速、床高、喷嘴尺寸、物料种类和颗粒直径的不同影响.     

移动床径向反应器中气体离心流动对颗粒移动状况的影响

对于催化剂不断失活但可再生的工业过程,广泛采用移动床径向反应器在较低的系统压降下进行连续操作.此时存在由贴壁和空腔现象所决定的径向气体流量的上限值.本文分析了有径向离心气体流动时颗粒层中的应力分布,应用散料力学理论建立了计算床中初始形成空腔时无因次床层总压降的理论模型,模型预测值与实验值符合很好.同时测定了不同条件下空腔界面的形状.     

径向移动床气固流动特性数值模拟

应用计算颗粒流体力学(CPFD)方法对矩形与楔形结构径向移动床内气固两相流动规律进行数值模拟。考察了床型结构、料封高度等关键结构参数对径向移动床内气固两相流场分布的影响。通过优化移动床关键结构参数,改善径向移动床中出现的贴壁、空腔问题。结果表明,模拟结果与相应工况下的实验数据吻合较好,模型可以定性描述径向移动床内气固两相流动规律。楔形结构不但能够提高贴壁临界气速,减小贴壁区域厚度,缓解贴壁现象;而且能够有效减小窜气量,明显提高临界空腔气速,避免或者缓解空腔现象。料封高度是影响空腔现象形成的关键性因素之一,适当增加料封高度可以有效消除空腔现象,提高装置操作弹性和操作稳定性。     

矩形错流移动床稠密气固两相流的实验和模拟

在实验基础上,采用欧拉双流体模型对矩形错流移动床中稠密气固两相流动进行了模拟,分析了矩形错流移动床的空腔、贴壁、两相速度、气相停留时间、压降等. 结果表明,气固两相流动受端部效应影响. 随表观气速增大,贴壁(约0.19 m/s)和空腔(约0.31 m/s)现象出现. 空腔随时间发生变化,而贴壁为渐进型,气速与空腔和贴壁的形状有关. 气速分布、空腔和贴壁使压降沿轴向呈反C形分布. 进料影响区、主体流动区和下料影响区压降比约为6:10:9. 随表观气速增大,气相停留时间减小,空腔尺寸增大,贴壁厚度先增大后不变,压降增大;而颗粒循环强度的影响不大     

移动床径向反应器的催化剂颗粒层中应力分布和贴壁现象产生的条件

本文应用散料力学理论,分析了移动床径向反应器颗粒床层内的应力,得到了在有气体径向流动情况下床内正应力和剪切应力沿径向分布的解析解,并由此得到了计算颗粒产生贴壁时的气体流量和床层总压降的计算方法,讨论了各种因素对产生贴壁现象的影响。最后将本模型的计算结果与文献中提供的实验结果进行了比较。     

摇摆流化床的气固流动特性

采用二维床及D类玻璃珠颗粒,在表观气速U_g=0.267~0.978 m/s、摇摆幅值Θ=5°~15°、摇摆周期T=8~20 s的实验条件下,对摇摆流化床内气固流动过程及气体通过流化床的时均总压降进行了研究,并通过与常规直立床和倾斜床进行对比,分析了床体摇摆对气固流动的影响。结果表明,在平均角速度ω_ave>2(°)/s的条件下,当初始装料量和表观气速相同时,气体通过摇摆流化床的时均总压降低于直立床,高于相同最大倾角时的倾斜床;惯性力所产生的压降在0.15 kPa以下,其对床层压降的影响较小,床体倾斜导致气体向边壁区域聚集是影响摇摆流化床内气固流动特性的主要因素,由此导致床内存在固定床和下行移动床状态的非流化区域,使得处于流化区域的颗粒量减少,同时还降低了流化床层在竖直方向的静压。非流化区域的存在还会造成流化区域的气速高于直立床表观气速,两者表观气速之比为1.04~1.49。     

Investigation of the Effect of a Dividing Wall in a Moving Bed

Moving beds are widely used in many scientific fields due to their advantages, but their operation is affected by the phenomena of cavity and pinning, which should be avoided. In this article, a perforated dividing wall was located in a two‐dimensional rectangular moving bed with gas cross‐flow and the effect of the wall on some properties of the moving bed was investigated. Experimental results show that the location of the perforated dividing wall can improve the upper limit of the gas velocity of the moving bed since it prohibits the existence of a cavity and pinning. The dividing wall separates the apparatus into two channels. A cavity forms in the channel close to the upstream face while pinning occurs in the other channel. In comparison to a moving bed without a dividing wall, the cavity size and pinning width in a moving bed with a dividing wall are smaller at the same gas velocity.     

Solid circulation and gas bypassing characteristics in a square internally circulating fluidized bed with draft tube

The effects of gas velocities to draft tube (26.64–52.54 cm/s) and to annulus section (8.14–11.84 cm/s) on solid circulation rate and gas bypassing fractions were determined in a square internally circulating fluidized bed reactor with an orifice-type square draft tube. The solid circulation rate and gas bypassing fraction from the annulus section to the draft tube increase but gas bypassing fraction from the draft tube to the annulus section decreases with increasing gas velocity to the draft tube. With increasing gas velocity to the annulus section, the solid circulation rate and gas bypassing fraction from the draft tube to the annulus section increase but, gas bypassing fraction from the annulus section to the draft tube decreases. The solids circulation rate was correlated with the pressure drop across the orifice and the opening area ratio based on the orifice theory. The gas bypassing fraction was correlated with gas velocities to the fluidized and the moving beds. Based on the gas bypassing fraction data, the gas flow rates across the orifice were correlated with gas velocities to the fluidized and the moving beds, opening area ratio, particle size and solids height in the bed.     

Stability of slot‐rectangular spouted beds: Effect of slot configuration

Experiments were carried out to determine the flow stability of slot‐rectangular spouted beds of 300 × 100 mm cross‐section with slots of different widths, lengths, and depths. The effects of slot expansion angle and diverging base were also investigated. Dependent variables included the minimum spouting velocity, bed pressure drop and standard deviation of pressure fluctuations. Based on the flow regimes and spout termination mechanisms, instability was found to be mainly due to the interaction of multiple spouts. Criteria were identified relating stable spouting to slot dimensions and particle size. Slots of limited cross‐sectional area can provide sustainable and symmetric spouting with little fluctuation, as long as the slot length‐to‐width ratio and depth are within certain limits, related to those for conventional spouted beds.