基于递归分析的喷雾气固流化床团聚状态识别

液体会影响喷雾气固流化中的颗粒循环模式,形成不同程度的颗粒团聚物,从而直接降低反应器的传热、传质效果。实验中向流化床喷入不同黏度的乙二醇溶液,来人工制造团聚现象。研究结果表明,喷入不同黏度的液体后,流化床内会形成不同的团聚结构,按照团聚物大小可分为四类：微团聚、成核团聚、黏结团聚以及糊状团聚。通过对不同工况中的压差波动信号进行递归分析,发现不同团聚状态下的递归图纹理结构有着明显的差异。与此同时,对50种流动条件下的递归特征量分布情况进行分析,以此来识别不同的团聚结构,整体识别率高达96.39%。结果表明：通过对压差信号的递归分析可以快速识别流化床中的团聚状态。     

流化床压力脉动的递归分析

在自行搭建的冷态流化床实验台的基础上,采集了风帽入、出口处的压力脉动信号,通过对比、分析不同压力测点的压力信号递归图,来观察流化床内流化特性的差异。改变空气流量,借助递归率RR、确定性DET、递归熵ENTR,最长对角线Lmax、层状度LAM、竖直或水平线段长度均值TT等参数来定量分析鼓泡床、节涌床、湍流床和快速流化床4种流型的动力学特性。结果表明:递归定量分析能够有帮助于理解流化床的流动机理,对气固二相流的流型识别具有一定意义。     

基于递归分析的喷雾气固流化床团聚状态识别

液体会影响喷雾气固流化中的颗粒循环模式,形成不同程度的颗粒团聚物,从而直接降低反应器的传热、传质效果。实验中向流化床喷入不同黏度的乙二醇溶液,来人工制造团聚现象。研究结果表明,喷入不同黏度的液体后,流化床内会形成不同的团聚结构,按照团聚物大小可分为四类:微团聚、成核团聚、黏结团聚以及糊状团聚。通过对不同工况中的压差波动信号进行递归分析,发现不同团聚状态下的递归图纹理结构有着明显的差异。与此同时,对50种流动条件下的递归特征量分布情况进行分析,以此来识别不同的团聚结构,整体识别率高达96.39%。结果表明:通过对压差信号的递归分析可以快速识别流化床中的团聚状态。     

气-固流化床压力脉动递归图分析

引入递归图分析方法对具有混沌与分形特性的气-固循环流化床压力脉动信号进行分析,针对Logisitc模型比较了递归图特征量递归率、确定性、平均对角线长度、分叉性与最大Lyapunov指数之间的关系,得出了递归图特征量对于混沌特性具有表征作用的结论。研究了递归图特征量在气-固循环流化床不同床型下的变化规律,递归图特征量在固定床型、湍流床型、气力输送床型下保持稳定,在鼓泡床型、快速流化床型下分别迅速递增或递减,因此递归图特征量同样可以对循环流化床不同床型进行辨识。     

流化床内生物质石英砂双组分混合流动混沌递归分析

采用递归分析方法对流化床内的压力脉动信号进行分析,研究了不同工况下石英砂与柱形生物质颗粒混合双组分颗粒的流动特性。柱形生物质颗粒尺寸为10 mm×10 mm(直径×长),石英砂粒径为0.8 mm。在鼓泡床阶段,随着生物质含量的增加,系统的周期性呈现先减弱再增强的变化趋势;该阶段确定性与层流率均表现为随气速的增加而增大,其值在生物质含量低时会明显减小,系统熵则随着气速的增大而减小。在腾涌阶段,生物质添加前后系统信号的递归图呈现相似的纹理特征,确定性与层流率变化较小,此时熵随着气速的增加而减小,与单组分流动呈现相反的趋势。     

流化床内生物质石英砂双组分混合流动混沌递归分析

采用递归分析方法对流化床内的压力脉动信号进行分析,研究了不同工况下石英砂与柱形生物质颗粒混合双组分颗粒的流动特性。柱形生物质颗粒尺寸为10 mm×10 mm（直径×长）,石英砂粒径为0.8 mm。在鼓泡床阶段,随着生物质含量的增加,系统的周期性呈现先减弱再增强的变化趋势;该阶段确定性与层流率均表现为随气速的增加而增大,其值在生物质含量低时会明显减小,系统熵则随着气速的增大而减小。在腾涌阶段,生物质添加前后系统信号的递归图呈现相似的纹理特征,确定性与层流率变化较小,此时熵随着气速的增加而减小,与单组分流动呈现相反的趋势。     

利用压力脉动信号特征预测流化床结块故障

气固流化床压力脉动信号隐含了许多有用的信息。然而,压力脉动信号为一非平稳随机信号,非常复杂,必须用新的方法从信号中提取特征参数进行规律性研究。本文通过对流化床压力脉动信号进行Ｗｉｇｎｅｒ谱分析,得到了主频幅值的分布,提出了主频功率Ｐ作为流化床压力脉动信号的特征参数,并对随结块含量变化的规律进行了研究。结果表明,主频功率能充化床层的结块状况。在Φ１１４和Φ３００的流化床中证明该参数在床层结块时有明显     

气固固循环流化床密相床层压力脉动研究

在不同实验条件下研究了气固固循环流化床密相床层的压力脉动。压力脉动的情况表明：细颗粒的循环及循环量对粗颗粒的流体力学行为有很大影响。气速越低,影响程度越大。     

快速流化床内气固两相流动态压力的实验研究

对快速流化床内轴向动态压力进行了测量,分别通过标准偏差、功率谱以及多尺度小波分析研究了流化床内的动态特性。研究结果表明:压力脉动的强度沿轴向由下至上逐渐衰减,且在循环速率较高时,底部压力脉动标准偏差与顶部之间存在着明显的转折;压力信号的主频随着颗粒质量流率的增加,其所对应的峰值(即脉动强度)有所增加,而主频的频率逐渐降低。通过压力脉动的小波多尺度分析表明:流化床内压力脉动中,小尺度信号主要体现在由于气体与颗粒的湍动、颗粒碰撞、颗粒团聚物的形成与破裂等高频部分的信号;中尺度信号主要捕获来自于不稳定进料所引起的较大的压力脉动;大尺度信号与床层的宏观稳定性相关。研究结果表明,通过对动态信号的微观分析可以深入认识气固两相流的瞬态参数特性以及气固间的相互作用机制。     

基于声发射信号递归分析的气固流化床流型转变

利用声发射技术采集不同流化气速下流化床内颗粒与壁面碰撞的声信号,结合声能量及递归分析法研究不同流型下颗粒运动特征,得到鼓泡流态化到湍动流态化的临界转变速度及流型转变规律。特别是针对声能量分析无法准确区分不同床层高度处流型转变的不足,利用递归分析可有效预测系统周期性的特点,将声信号进行递归分析,研究了流化床不同位置的流型转变性质。结果表明,鼓泡流态化下颗粒运动的周期性较湍动流态化强,并能够清晰地检测到由鼓泡流态化向湍动流态化的流型转变速度,而且床层较低处的流型转变速度比床层较高处大。由此获得了一种便捷灵敏、安全环保的非侵入式流化床流型转变速度的测量技术,可用于对整个流化床内不同位置流型转变过程的实时在线监控。     

Effect of temperature on gas bypassing and solids circulation rate in an internally circulating fluidized bed

The effect of bed temperature in the annulus region on gas bypassing from annulus to riser and solids circulation rate has been determined in an internally circulating fluidized bed. The bed voidage in the annulus region increases with increasing temperature. The average fractions of gas bypassing of annulus gas are 59.4% and 87% at room temperature and high temperature (400°C to 800°C), respectively. Solids circulation rate increases with increasing annulus gas velocity, but is nearly independent of riser velocity. Solids circulation rate increases with increasing temperature.     

大颗粒三相环隙气升式环流反应器流体力学行为

研究了大颗粒体系气升式环流反应器的流体力学行为,考察了表观气速和颗粒质量分数对床层膨胀高度、循环液速和固含率分布的影响。实验结果表明,按颗粒的运动状态不同可以将反应器内的流动分为3个区域,即固定床区域、膨胀床区域和循环床区域,各流动区域内的流动行为存在显著差异。随着颗粒质量浓度的增大,起始流化气速和最小循环气速均显著增大。基于三相流化床的流化模型和环流反应器的特点建立了相应的数学模型,对大颗粒三相气升式环流反应器的起始流化气速和最小循环气速进行了预测,模型预测值与实验测量值吻合良好。     

Coal combustion characteristics in a fluidized bed combustor with a draft tube

The effects of gas velocity to draft tube (3–6 U_m), bed temperature (800–900°C) and excess air ratio (0–30%) on the total entrainment rate, overall combustion efficiency and heat transfer coefficient have been determined in an internally circulating fluidized bed combustor with a draft tube. The total entrainment rate increases with an increase in gas velocity to draft tube, but decreases with increasing bed temperature and excess air ratio. The overall combustion efficiency increases with increasing excess air ratio, but decreases with increasing gas velocity to draft tube. The overall combustion efficiency obtained in internally circulating fluidized beds was found to be somewhat higher than that in a bubbling fluidized bed combustor.     

内循环多级喷动脱硫塔内颗粒浓度

引言 烟气循环流化床脱硫技术中,脱硫灰再循环已成为必备工艺.众多研究表明脱硫灰再循环对烟气脱硫过程是有益的,表现在以下方面[1-5]:脱硫灰再循环为浆液提供润湿载体,增加反应有效表面积;脱硫灰中没有反应完全的脱硫剂可以重新溶解在表面浆液中,同时颗粒物本身连续发生碰撞、磨蚀、不断去除表面反应产物,暴露出新表面,提高了脱硫剂利用率;脱硫灰颗粒存在,对脱硫塔内气、固、液三相之间流动起扰动作用,强化传质过程,同时减轻脱硫塔内壁面结垢的可能性,使得近绝热饱和温距可以进一步降低有利于提高脱硫效率.     

内循环微型流化床流动特性

针对开发适用于化学气相沉积反应动力学研究的微型流化床反应分析仪的应用需求,研究了外径为30 mm的内循环微型流化床中气固流动特性,具体考察了中心射流管伸入高度、内导流管直径和颗粒装载量对实现固体物料内循环的最小操作气速和导流管与环隙区间窜气的影响。结果表明,随着射流管伸入高度的增大,实现颗粒内循环流动的最小操作气速变大;存在最优的导流管直径（20 mm）,使得实现颗粒环流的最小操作气速较小;增大颗粒装载量有利于降低颗粒内循环的最小操作气速。通过检测示踪气体在环隙区内的质谱信号,发现在所考察的参数范围内,反应器底部不存在导流管区向环隙区的窜气;在反应器上部,由于颗粒对气体的夹带,环隙区上部总能检测到示踪气体,且窜气特性随操作气速的增大而增强。研究结果可为设计适用于化学气相沉积反应的内循环微型流化床反应器提供参考。     

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.     

Flow regimes and critical velocity in a circulating fluidized bed

A laboratory scale circulating fluidized bed, 50 mm i.d. 4.97 m high, has been operated with different solid inventories in the downcomer. The operating conditions cover a wide range of superficial gas velocities and solid circulation rates. A critical gas velocity U_cr is defined as the gas velocity beyond which the interface between the dense bed and the dilute bed cannot be observed in the circulating fluidized bed at any solid circulation rate. Three different fluidization regimes exist at gas velocities lower than U_cr; they are: the dilute transport bed, the dense bed and the bed with an interface between the bottom dense bed and the upper dilute freeboard. An additional fluidization regime exists at gas velocities greater than U_cr where no interface can be found at any solid circulation rate. U_cr increases with increasing solid inventory. The height of the interface is significantly affected by the solid inventory, and is also greatly affected by the design of the pneumatic valve. The whole bed becomes a dense bed after the interface extends to the exit region of the bed.     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

气-固微型流化床压降特性及最小流化速度的实验研究

在内径3～20 mm的4个气-固微型流化床中,分别考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,同时研究了床几何结构、操作条件、物相性质等各因素对其最小流化速度的影响.结果 表明,气-固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关,不同的流动状态下两种类型颗粒的流动特性存在显著地差异.在固定床阶段,与B类颗粒相比,A类颗粒与...