半圆柱形液固导向管喷动流化床流型的研究

本文以平均粒径为0．9mm的玻璃珠为流化颗粒,常温水为流化介质,在直径为97mm的半圆柱形液固导向管喷动流化床中,通过对喷动区和环隙区单位床高压降-流速曲线的分析并结合实验现象的观察,确定了喷动区和环隙区的流型及流型转变速度,在此基础上提出了液固导向管喷动流化床的流型图。研究结果表明,环隙达到流态化后,在较大的喷动液流速范围内,颗粒层能维持在较低的膨胀牢状态下。这对流化床电极非常有利;液固导向管喷动流化床有较大的操作弹性。     

喷动流化床的最小喷动流化速度和床层压降

在一喷动流化床（直径 ５０ ｍｍ）实验台上采用 ０．６３～１．６０ ｍｍ的神府原煤颗粒,在连续进料的情况下进行了最小喷动流化速度以及固定流化气、改变喷动气和固定喷动气、改变流化气的床层压降变化的实验研究．结果表明,最小喷动流化速度可以参考鼓泡流化床的临界流化速度的计算方法;床层压降变化证实,喷动流化床具有良好的调节能力．     

基于信息熵分析的喷动流化床流动特性

建立了300 mm×30 mm×2000 mm的喷动流化床煤气化炉冷态实验装置和多通道压力信号采集系统,引入压力波动时间序列的Shannon信息熵分析,讨论了不同喷动气速度和流化气流率下各床层区域的Shannon 信息熵,并结合高分辨率数码CCD相机所记录的流动状态,建立了Shannon信息熵与流型之间的联系.床层不同区域的Shannon 信息熵具有较大的差异,不同流型的Shannon 信息熵区分度较好.在较高的喷动气速度或流化气流率下,喷动流化床气固运动周期特性消失,呈现出明显的混沌特性,表现为床层各区域Shannon信息熵的急剧增长和床内不稳定的流动状态的发生.结果表明,Shannon信息熵分析有助于认识喷动流化床复杂的流型及其转变和床内气固两相流动的混沌动力学特性.     

喷流床中喷动气入口出料规律的研究

在φ３００ｍｍ的喷流床中,用砂作流化颗粒,以空气作为流化和喷动气、考察了流化气速、喷动气速、静床高、大颗粒深度及锥形气体分布器开孔率等对大颗业在喷动气入口管出料的影响,从而提出大颗粒下料速率的经验关联式为ｖｐ＝１．９５３×１０＾－９ｃｂ（Ｕｓ／ｕｔ）＾－１４．３５ｅｘｐ（－１．３２Ｕｔ／Ｕｍｆ）维持喷动流化床不出料的最小喷动气速计算式为Ｕｓｍｉｎ／ｕｔ＝０．２３１Ｕｔ／Ｕｍｆ＋０．７７１。     

喷动－流化床床层压降及其最优化操作探讨

在内径为０．１３９ｍ的有机玻璃床内，以空气为流化介质，分别对两类河砂作了喷动流化的不同操作──固定喷动气流量Ｑ＿ｓ（喷嘴内径０．０１９ｍ）、调节环形区流化气流量Ｑ＿Ｆ和固定Ｑ＿Ｆ调节Ｑ＿ｓ的操作，通过对床层压降变化的探讨．提出喷动－流化床的最优化操作。     

喷动－流化床床层压降及其最优化操作探讨

在内径为０．１３９ｍ的有机玻璃床内，以空气为流化介质，分别对两类河砂作了喷动流化的不同操作──固定喷动气流量Ｑ＿ｓ（喷嘴内径０．０１９ｍ）、调节环形区流化气流量Ｑ＿Ｆ和固定Ｑ＿Ｆ调节Ｑ＿ｓ的操作，通过对床层压降变化的探讨．提出喷动－流化床的最优化操作。     

串行流化床内气固流动控制

针对化学链燃烧分离CO₂技术特点,在一串行流化床（循环床+喷动床）冷态实验装置上,以CaSO₄载氧体为实验原料（d_p= 0.6 mm）,研究串行流化床气固流动特性。基于床内压力分布特征,提出将循环床（空气反应器）沿床高方向划分为鼓泡段和快速流化段2个流型区域,将喷动床（燃料反应器）沿床高方向划分为喷动段、鼓泡段和悬浮段3个流型区域,得出串行流化床内气固流动控制机理。研究并考察了循环床流化风速度、喷动床喷动风速度对串行流化床内反应器间（空气反应器和燃料反应器）气体串混、颗粒循环速率以及床层压降的影响。研究结果表明,流化风是床内颗粒循环的驱动力,流化风速度应控制在 3.77～4.05 m·s^-1;喷动风速度对床内颗粒循环以及系统稳定运行起着关键作用,建议将喷动风速度控制在0.42～0.56 m·s^-1。     

导向管喷动床内单相流场及声波对流场影响的数值模拟

为阐明超细粉在声场导向管喷动流化床内的流化机理,并为进一步优化和完善床层结构及操作条件提供基础,采用标准k-ε湍流模型计算了导向管喷动流化床内的单相气体流场,考察了进口流化气速和射流气速对气体流动规律的影响,以及声场对导向管喷动流化床内气体轴向速度分布及其脉动均方根的影响。结果表明:在高速射流条件下,导向管喷动流化床内气体呈内循环流动,气体循环流量随流化气速度的增加而减小,但随射流气速度的增加而增加;外加声场使环隙区和喷泉区的气体流动更加均匀,显著增加环隙区和喷泉区气流的湍动程度,且湍动程度随声压级的增大而显著增大,随声波频率的升高而小幅度降低。     

加压流态化：Ⅰ流化特性的研究

在建立４００ｍｍ压力为０．１～２．０ＭＰａ的冷模加压流化床试验装置基础上，对流化床的临界流化速度进行了研究，通过回归实验值得到了临界流化速度的计算式：Ｒｅｍｆ＝［２５．３２＋０．０４３４Ａｒ］１／２－２５．３，一般随压力的提高，临界流化速度减小。同时实验测定了ｄｐ＝５６２μｍ聚乙烯粉料的膨胀特性，通过对秦霁光［１］的床层膨胀计算式（超越方程）的简化得到比较简单而准确模拟实验的床层膨胀高度计算式Ｈ＝Ｈ０＋ＢＨａ０＋ａＡＢＨａ－１０－ＢＡａ１－ＢａＨａ－１０－ａＡＢ（ａ－１）Ｈａ－２０在本实验情况下，实验值与计算值的相对误差小于±６．３％，床层膨胀主要随气速的提高而增高，而压力对此不敏感。此外还测定了分布板的锐孔系数，Ｃ′ｄ＝０．６８６，可以作为设计加压流化床分布板的设计参数     

喷动—流化床流动特性的试验研究

分析了两种窄筛分Ｄ类颗粒在不同喷动－流化操作条件下的床层行为特征及床层总气流阻力，研究了平底型三维喷动－流化床内的气体流动模式，从而导出在固定床阶段床层总气流阻力的表达式，得出喷动－流化操作具有优越性的结论。     

等离子体-喷动流化床性能研究

等离子体-喷动流化床结合了先进的等离子体技术与喷动流化床装置,由流过中心喷口的等离子射流(喷动床)以及通过分配器的辅助流化气流(流化床)组成,目前对等离子体-喷动流化床的操作特性及基本现象研究较少。本研究中,搭建了一套等离子体-喷动流化床装置并进行了性能测试,直流等离子体炬功率12 kW,流化物料采用石英砂颗粒。研究中使用上部内径为198 mm柱状、下部为60°锥体的锥柱形反应器,以等离子体射流作为喷动气流,氮气作为流化气流构成了等离子体-喷动流化床。对比研究了物料在常温下与等离子体条件下在装置内的流动情况;在等离子体状态下研究了喷动流化床内物料的磨损情况;测试了等离子状态下喷动流化床装置内的温度分布。研究结果表明:在等离子体条件下实现物料喷动流化所需的气体流量大大减少,高温区集中于物料喷动流化区,体系的能量利用效率高,该装置适宜进行生物质等离子体热解或气化。     

喷动─流化床流动特性的试验研究

分析了两种窄筛分Ｄ类颗粒在不同喷动－流化操作条件下的床层行为特征及床层总气流阻力，研究了平底型三维喷动－流化床内的气体流动模式，从而导出在固定床阶段床层总气流阻力的表达式，得出喷动－流化操作具有优越性的结论。     

喷动流化床流动形态变化的试验研究国家

在一个可视化的半圆柱喷动流化床试验台上研究了喷动流化床的流形变化规律。研究表明：随着喷动气量和流化气量的改变,床内会呈现不同的流动形态：固定床、带射流的流化床、喷动床、充气喷动床和喷动流化床。同时研究了量小喷动速度和最小喷动流化速度随喷动管内径、颗粒粒径、静止床高的变化规律,归纳了预测量小喷动速度和最小喷动流化速度的试验关联式,绘制了喷动流化床的流形划分相图。     

喷动流化床流动特性数值模拟

为了捕捉喷动流化床中微观层次上的颗粒运动信息,建立了基于CFD的二维非稳态喷动流化床欧拉-欧拉两相流模型。分析了不同流化气速对喷动流化床气固流动特性的影响,即不同工况下的炉内压力降、颗粒浓度、床内空隙率分布、气体速度分布和固体颗粒速度分布。数值模拟研究结果表明:随流化气速的增大,压降和炉内平均空隙率逐渐增大,密相床层高度逐渐增加,沿着轴向方向的气体流量增大,喷动气的射流深度逐渐增加,同时射流半径也逐渐增加。     

液—固喷动流化床的膨胀特性和液体混合

在Φ１０４ｍｍ×１５００ｍｍ的液－固喷动流化床内，对２种不同孔径的喷嘴分别进行喷动流化，利用轴向扩散柱塞流到了液体轴向扩散系数，讨论了流体速度，床层空隙率，颗粒物性和喷嘴孔径等因素对液体轴向扩散系数的影响，并得到了轴向扩散系数的关联式。     

连续运转的加压喷动流化床内颗粒停留特性

在一喷动流化床（直径５０ｍｍ）试验台上,采用０．６３～１．６０ｍｍ的原煤颗粒,进行了加料速率、流化气、喷动气以及压力等不同因素对颗粒在床内停留时间影响的实验研究,发现改变喷动床中气体流量,物料停留时间基本不变;改变流化气或喷动气,尤其后者,对停留时间影响明显;而一旦增加压力,会使停留时间延长．实验数据可为此类床型作为干燥器、气化裂解炉等的研究和应用提供有益参考．     

循环流化床下料管中气固流动的实验研究Ⅱ—气体流动

在内径１１０ｍｍ高６ｍ的下料管循环流化床的冷模实验装置内，采用ＦＣＣ催化剂和硅胶球物料，并通过气固并流下行中气固间相互作用的分析，提出了气体流动方程，并以气体示踪法实验证实了其可靠性。     

液固导流管喷动流化床流型及流型转变的实验研究

以粒径为0.9mm的铜颗粒为流化颗粒,常温水为流化介质,在截面为59.2×15.6mm的矩形床中,对液固导流管喷动流化床的流型及流型转变进行实验了研究。通过对床层压降流量曲线的分析并结合实验观察,确定了液固导向管喷动流化床的流型及流型的划分,提出了流型图。研究结果对进一步开展导流管喷动流化床电极研究有重要的参考意义。     

气固脉冲流化床流体力学特性的研究

在φ７０ｍｍ的流化床内，采用聚氯乙烯、玻璃珠和不规则天然刚玉等Ｂ类、Ｄ类颗粒，测定了０￣５．０Ｈｚ脉冲频率下气固流化床的基本流体力学特性，探讨了影响床层流化特性的一些主要因素，并根据实验数据对脉冲流化床的临界流化速度和临界流化压降的无因次准数式进行了关联。     

用压差变化阈值确定外循环流化床的起始外循环流化速度

起始外循环流化速度是影响气液固外循环流化床正常操作的重要参数之一。提出了以流化床内压差随表观液速的变化阈值来确定流化床起始外循环流化速度的方法。通过实验研究,考察了颗粒直径、颗粒体积分率和表观气速等操作参数,对强制循环条件下流化床起始外循环流化速度的影响。结果表明,液固流化床起始外循环流化速度远大于单个颗粒终端速度,与颗粒体积分率、颗粒平均直径成正比;强制循环时,颗粒体积分率较小的情况下,加入气体后的起始外循环流化速度比液固两相起始外循环流化速度要大,颗粒体积分率较大时,几乎与液固两相相同。