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。     

隔板式内循环流化床压力脉动信号递归分析

隔板式内循环流化床中流化态及颗粒循环特性对压力脉动信号特征具有重要影响,其作用机制尚未完全清楚。测量了隔板式内循环流化床在不同气速比条件下的压力脉动信号,通过时域及递归分析,获得了压力脉动信号的标准差、递归率、确定性及香农熵等特征参数。结果表明,随着表观气速比的增加,内循环中颗粒循环状态存在未循环、鼓泡循环、过渡循环和湍动循环四个阶段;通过压力脉动信号的标准差、递归图黑白结构占比和递归特征参数可识别这四种循环状态,递归特征参数在不同循环区域内显示出良好的线性关系,可用于识别隔板式内循环流化床系统的循环状态。     

三维流化床内生物质及石英砂混合颗粒的流动特性

选择锯花、花生壳、稻壳、蔗渣为实验对象,将不同质量的生物质与石英砂混合作为床料,加入三维流化床试验台内混合流动,测量床内的压差脉动信号,床高1000mm,截面尺寸为120mm×32mm。实验结果表明当生物质质量分数小于等于2%时,生物质的种类及质量分数对最小流化速度的影响可以忽略不计。利用快速傅里叶变换变换分析压差脉动信号,研究双组分流动特征。结果表明,添加稻壳时压力脉动在低气速下主频位于10~15Hz区间内,并随着气速的增加向20~25Hz的高频区移动;蔗渣、花生壳及锯花等片状生物质在较低气速下主频消失,较高气速下主频存在于10~15Hz区间内。     

含油污泥-石英砂颗粒混合物的混合分离特性

在内径60 mm、高1000 mm的冷态气固流化床实验装置上,研究了含油污泥-石英砂混合颗粒的流化特性.实验结果表明,对于含油污泥含量较高的混合颗粒,随着气速由高到低,含油污泥颗粒与石英砂的流化行为可以分为四个阶段,双组分完全流化、石英砂流化-油泥趋于静止、石英砂趋于静止和固定床阶段；通过两组份分层填装流化实验,发现仅...     

溢流管式多层气固流化床稳定操作气速范围的影响因素

在四段溢流管式多层流化床装置中研究了固体颗粒加料速率、分布板开孔率及孔径、溢流管内径、颗粒种类及粒径对多层流化床稳定操作气速范围的影响. 结果表明,多层流化床最小稳定操作气速(Umin)随颗粒加料速率、分布板开孔率及颗粒粒度增大而增大,随溢流管管径增大而减小,与分布板孔径大小无关;最大稳定操作气速(Umax)随分布板开孔率和孔径及颗粒粒度增大而增大,随溢流管管径增大而减小. 石英砂和煤颗粒的最大稳定操作气速均先随加料速率增加而增加,超过某一加料速率(表观颗粒速度约为1.0′10-4 m/s)后基本保持不变. 在相同固体加料速率下,石英砂的最大与最小稳定操作气速比(Umax/Umin)约是煤颗粒的3倍,表明石英砂比煤颗粒具有更大的操作弹性,可能是由于使用的褐煤含水量高、流动性差所致.     

三相气升式环流反应器内上升区相含率轴向分布与循环液速的研究

常温常压下,在三相气升式内环流反应器中,将硅铝球、石英砂和瓷球分别与空气、水组成三相物系,考察了细颗粒与大颗粒物系中上升区相含率轴向分布规律、固体装载率和颗粒粒径对该规律的影响,以及各物系中上升区循环液速随表观气速的变化规律。结果表明:随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区固含率εsr先增大后减小;硅铝球物系中εsr减小;石英砂物系中εsr均匀分布。随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区气含率εgr增大;硅铝球物系中εgr减小;石英砂物系中εgr先增大后减小。固定表观气速,各轴向位置处的上升区气含率随固体装载率、颗粒粒径的增大而增大。当固体装载率相同时,各物系中上升区循环液速随表观气速的增大而增大。     

生物质热裂解双仓式气力输送喂料装置输料特性

设计制造了一套生物质热裂解用双仓式气力输送喂料装置,研究流化气速、喷动气速、有效喷射距离（s=50mm、100mm、150mm、200mm）、输料管内径（d ₁=21mm、24mm、29mm）和生物质颗粒粒径对进料率的影响。试验结果表明,进料率随着流化流速、喷动气速、输料管内径、生物质颗粒粒径的增大而增大。在有效喷射距离为100mm时,进料率最高。固气比随着流化气或喷动气速的增加先增加后降低,在流化气和喷动气的共同作用下,随着气体流速的增加固气比一直在降低。为了描述进料率与喷动气速、流化气速、有效喷射距离、输料管内径以及生物质颗粒粒径之间的关系,采用多元线性回归分析,建立了多元线性回归模型。开展了额外试验验证模型的准确性,结果表明试验值和预测值误差在±10.2%以内,表明所建立的模型可靠,可以利用该模型预测喂料器的进料率。     

基于HHT法的流化床内生物质和石英砂双组分颗粒压差脉动信号分析

采用Hilbert-Huang变换方法对流化床内的压差脉动信号进行分析,研究了不同工况下生物质和石英砂双组分颗粒的流动特征。在生物质质量分数为2%情况下对不同气速下压差脉动信号进行边际谱和能量分析,发现压差脉动信号频率主要集中在低频段(0～4 Hz),随气速的增加各阶IMF能量逐渐从高频段向中频段转移;在气速为1.01 m·s^-1情况下对不同生物质质量分数下的压差脉动信号进行能量分析,发现随生物质质量分数增加各阶 IMF能量逐渐从中频段向高频段转移;并借助高速摄影仪对流化床内的颗粒流动状态进行研究分析。结果为进一步研究流化床内气固两相流知识提供一定的理论依据。     

多尺度能量分析在气固流化床颗粒浓度信号分析中的应用

在φ 90 mm×1 000 mm的有机玻璃流化床中,采用PV4A颗粒测速仪测定了不同粒径的河沙、聚氯乙稀(PVC)颗粒在操作气速为0.218～0.524 m/s下不同轴/径向位置的颗粒浓度波动信号,考察了颗粒浓度波动信号多尺度分解的尺度,以及代表颗粒和各不同尺寸气泡运动的细节信号的能量分率与操作条件的关系.研究表明,各尺度下细节信号的能量分率随操作气速、轴向距离增大而增加,随径向距离增大而减小.     

高通量循环流化床提升管内Geldart B类颗粒团聚特性研究

在内径60 mm、高5.5 m的循环流化床提升管实验装置上,基于光纤探针所测颗粒浓度信号、采用小波分解方法,研究了高通量操作条件下Geldart B类颗粒(石英砂)的团聚特性(团聚物颗粒浓度、持续时间和频率等)。研究表明,团聚物在提升管轴径向分布不均匀,且与操作条件密切相关。在提升管中心区域,团聚物颗粒浓度小,持续时间短,出现频率较高;而在边壁区域则相反。团聚物颗粒浓度和持续时间随循环量的增加而增加,随气速的增加而减小;聚团频率的变化趋势相反,且在低气速下随着循环量的增加先增加后减小。     

Study of transition velocity from bubbling to turbulent fluidisation by recurrence plots analysis on pressure fluctuations

Recurrence plot (RP) and recurrence quantification analysis (RQA) have been used for studying the dynamic behaviour of gas–solid fluidised beds. RQA variables (recurrence rate, determinism, laminarity and entropy) were calculated for the bubbling fluidised bed at different superficial gas velocities (ranging 0.1–1.5 m/s) and aspect ratios (1, 1.5 and 2). Patterns within RP changed with these various conditions, and subsequently RQA parameters changed accordingly. These changes can be potentially useful to study the bed hydrodynamic. It was shown that transition from bubbling to turbulent velocity can be determined by the variation of recurrence rate and entropy. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

水平气液两相流流型图像信息递归特征分析

采用高速摄像机在气液两相流实验台上拍摄各种典型流型的流动时频,将单帧图像提取信息熵组成时间序列。对信息熵时间序列进行WVD分析,对气液两相流几种典型流型以及过渡流型的演化轨迹进行解析。同时对序列进行了近年来较少用到的非线性混沌递归图分析（RP）,将其分析结果同WVD的分析结果进行对比,在对流型演化轨迹提出新的见解外也对WVD的分析结果进行验证。在分析后将100组不同流型的信息熵序列进行平均值计算,列出随气体体积流量增大的变化趋势图,进一步对流型信息熵与气流量的关系进行说明。最后讨论了气液两相流容积含气率与信息熵的关系。结果表明：流动图像的信息熵序列结合WVD与RP可以对气液两相流型演化轨迹进行很好表征。同时流型图像的信息熵能够对气液两相流各种流型的容积含气率进行表征,是一种有效的流型图像特征参数。     

外循环型鼓泡式反应器气含率及循环液速率

对直径２８０ｍｍ、扩大直径５００ｍｍ、外循环管直径６５ｍｍ、总高２９００ｍｍ的外循环型鼓泡式反应器，在气体空塔线速Ｕｇ为０．０４－０．５５ｍ／ｓ时，用静压差法和脉冲示踪法测定了不同部位的气含率Ｅｇ，Ｅｐｇ和循环液速率ｕ１，并获得了它们的关联式：对反应段，Ｅｇ＝０．４５５６Ｕ＾０．３１９８ｇ〔Ｕｇ／（Ｕｇ＋Ｕ１）〕＾０．７３９６；对反应器扩大段，Ｅｕｇ＝０．９３８９Ｕ＾０．４４３１ｕｇ；对循环管，Ｅ     

不同滤料固定颗粒床过滤性能对比

在固定床冷态实验装置上研究了平均粒径和稳态过滤压降相近、颗粒形状和表面状况不同的两种滤料(陶瓷球和石英砂)的过滤性能. 结果表明,两种滤料过滤性能变化规律基本一致. 粉尘沉积量(?m)增加,过滤效率先增大后减小,过滤压降偏离稳态过滤压降程度(G)增大. ?m相同时,过滤效率和G均随过滤气速增大而减小,但过滤后期高气速下G与低气速下接近. 增大入口粉尘浓度,总体过滤效率无明显改变,粒径大于0.7 ?m的粉尘过滤效率提高,G更显著. 两种滤料难过滤粉尘粒径均为0.35~0.6 μm. 因颗粒形状和表面状况不同,两种滤料过滤性能存在差异,其它条件相同时,石英砂总体和分级过滤效率均高于陶瓷球,G也较大;增大入口粉尘浓度,石英砂过滤效率随粉尘沉积量变化程度相对较小.     

Flow Characteristics in Slot‐Rectangular Spouted Beds with Draft Plates

An experimental investigation was conducted of slot‐rectangular spouted beds with air entry slots spanning the full thickness of the column and vertical draft plates intended to help control the solids circulation rate. With increasing superficial gas velocity, the flow between the draft plates changed from bubbling to slugging and then to spouting with dilute pneumatic between the plates and moving‐bed downward motion on both sides. However, there was difficulty maintaining stability and symmetrical flow on the two sides. Once spouting is established, pressure drops and local voidages vary with gas velocity, particle size and gas entry size in broadly similar manners as for conventional spouted beds     

高长径比三相内环流反应器中相含率的分布研究

在长径比为22的三相内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,根据无因次准数建立了气含率、固含率的预测模型,考察了在不同粒径下上升区气含率、下降区气含率和上升区固含率、下降区固含率随表观气速的变化规律和不同固体体积分数下轴向固含率的分布情况。结果表明：不同粒径下上升区和下降区气含率均随表观气速的增大而增大;当粒径（ds）≤0．3mm时,上升区固含率随表观气速的增加呈平缓趋势,下降区固含率随表观气速的增加而增加,当0．3mm〈d。≤1．2mm时,上升区固含率随表观气速的增加而呈先下降后增加的趋势,下降区固含率随表观气速的增加而下降;不同固体体积分数下的固体颗粒的固含率随着轴向高度的增大而变化平缓,能够均匀的分布在反应器中;气含率和固含率的计算值和实验值吻合较好,其平均相对误差分别为6．32％、4．56％。     

Bed expansion in high velocity fluidization

Bed expansion of fine powders was investigated in two high aspect ratio fluid beds, an expanded top bed and a circulating system. The range of gas velocities (0.07 – 8 m/s) spanned the bubbling/slugging, turbulent, fast, and dense conveying fluidization regimes. The two-phase theory was shown generally not to apply in the slugging and the higher velocity fluidization regimes. A modified Richardson-Zaki approach, using an ‘effective’ cluster terminal velocity, was shown to adequately describe bed expansion. Changes in slope of the expansion curve were associated with regime changes, and can prove useful for the analysis of large diameter fluid beds. The effect of particle size distribution was shown to be considerable.     

Geldart A类颗粒节涌床气固流动特性的实验及模拟

针对气固节涌床,在实验基础上,基于欧拉?欧拉双流体模型结合颗粒动力学理论,考虑Geldart A类颗粒聚团对气固间曳力的影响,采用修正后的Gidaspow曳力模型对气固节涌床进行数值模拟。结果表明,通过与实验结果及经验公式进行对比,修正的模型可准确合理地模拟流化床内节涌特性。表观气速0.09 m/s≤Ug≤0.39 m/s时,床层内部压力脉动标准偏差随表观气速增加而增加,流型由鼓泡转变为节涌直至节涌程度最大,床内气固流动主要受轴对称栓运动特性影响,床内压降、床层膨胀比、气栓平均上升速度、最大轴对称栓长度随表观气速增加而增加,最大轴对称栓产生位置随表观气速增加而降低;Ug>0.39 m/s后,床内压力脉动标准偏差随表观气速增加而降低,节涌程度降低至向湍动流态化流型转变,床内气固流动主要受壁面栓运动特性影响,增加表观气速,节涌床内压降变化幅度较小,气栓平均上升速度增加幅度加大,床层膨胀比及最大轴对称栓长度降低,最大轴对称栓产生的位置略有升高。