大颗粒鼓泡流化床压力脉动信号的小波分析

利用小波分析对试验所测得的大颗粒流化床的压力脉动信号进行小波包的完全分解,并对各个频段的信号的方差进行统计分析。结果表明,分解前后信号的能量是守恒的,脉动能随着流化数的增加逐渐集中在低频段;气泡经过测点的频率在0~12.5H z的范围内,且气泡的运动变化是影响测点压力数据波动的主要因素;通过分析流化床压力信号中的低频成分,可以判断床层物料的流化状态。     

气固流化床压力脉动信号的Hilbert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换（HHT）应用于气固流化床压力脉动信号的分析,提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征,以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数（IMF）之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息,在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法.结果表明,应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息,有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征.     

气固流化床流型特性及其识别的复杂性研究

运用复杂性C2、涨落复杂性Cf及Lempel-Ziv复杂性C(n)等复杂性参数对气固流化床压力脉动信号进行分析,研究它们随流化床操作气速增大历经不同流型的变化趋势并将结果作了比较,进一步探讨了流化床流型特性的内在规律性,研究结果表明,在起始流化致鼓泡态转变的过程中,气－固体系会进行一种所谓的“重构”现象,并证实了气泡的存在是影响压力脉动信号复杂性的重要因素,同时实验显示复杂性参数能明确地指示固定床,鼓泡流化及湍动流化等不同流型之间的转变过程,为流型识别提供了新思路。     

气固流化床压力脉动信号的Hiibert-Huang谱分析

首次将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于气固流化床压力脉动信号的分析，提取并研究了压力脉动信号中隐含的表征复杂的粒子运动与气泡运动相互调制的非线性特征，以及压力脉动信号高、低阶内禀模态函数(IMF)之间的能量转换与流化床的流化状态相对应的新信息，在此基础上提出了采用压力脉动IMF分量的能量转移现象进行颗粒结块故障判别的新方法．结果表明，应用Hilbert-Huang谱对压力脉动信号分析的新方法能比现有的分析方法提供更多的有用信息，有助于更深入地揭示床内非线性流体动力学特征．     

振动流化床中流动结构的混沌分析

在内径90mm、静床高800mm的高床层流化床中,用动态压力传感器检测了不同气速条件下普通流化床和振动流化床中沿轴向的压力脉动信号,通过小波变换对信号除噪后,用混沌理论对信号进行了分析.通过关联维数和Kolmogorov熵定量表征振动流化床中的流动结构特征.结果表明:压力脉动信号的关联维数和Kolmogorov熵能够描述振动流化床中的流化状态;振动流化床中床层的流动结构存在两个区,在近分布板区域为射流区,床层主体部分为均匀流化区.     

旋流筛板式气固挡板流化床内压力脉动特性

在表观气速Ug=0.04~1.14 m/s时,采用旋流筛板构型的挡板式内构件,通过对比分析旋流筛板式气固挡板流化床与自由床内流动现象、压差脉动标准偏差和压力脉动标准偏差等参数,确定了旋流筛板式气固挡板流化床能有效破碎气泡的流动与操作条件。结果表明,构件下方区域颗粒随表观气速增加而不断转移至构件上方床层,造成构件下方区域密相床层高度持续降低,该区域出现3种流动状态并直接决定构件是否能破碎气泡。当Ug<0.44 m/s时,构件下方区域密相床层料位较高,形成下部为密相床层、上部为密相与大气泡交替通过构件的鼓泡床,此时构件具有抑制气泡生长并破碎气泡的作用,全床压差脉动及压力脉动标准偏差低于相同条件下的自由床;当0.44≤Ug<0.66 m/s时,密相床层料位较低,形成下部为密相床层、上部为单一稀相的湍动床,此时构件不再直接抑制气泡生长或破碎气泡,但构件下方密相床层的存在能降低构件下方及构件上方一定高度内床层的压力脉动强度;当Ug≥0.66 m/s后,密相床层完全消失,形成气体为连续相的稀相流化状态,构件不能破碎气泡、降低床层压力和压差脉动强度。     

气固搅拌流化床中压力脉动特性

气固搅拌流化床反应器可用于黏结性聚合物颗粒的流态化过程,流化床中通气湍动与搅拌的相互作用关系仍不明确。通过压力脉动的统计分析、功率谱分析和小波分析,考察了搅拌桨型式和搅拌转速对流态化特性的影响规律。实验发现,搅拌转速和搅拌桨型式对床层压力影响较小,但对压力脉动影响显著。搅拌流化床中搅拌与通气湍动对流态化共同作用,双层锚式桨、框式桨等小桨叶面积的搅拌桨在较高转速条件下能强化流态化过程,与普通流化床相比具有更小的气泡尺寸和压力脉动,搅拌可抑制气泡聚并、破碎气泡,维持床层均匀流态化;而新型具有大桨叶面积的自清洁桨的搅拌作用强烈,在较高的转速下易形成桨叶前方的颗粒堆积和桨叶后方的气体短路等非正常流化现象,适宜于中等转速的操作条件。     

气固搅拌流化床中压力脉动特性

气固搅拌流化床反应器可用于黏结性聚合物颗粒的流态化过程,流化床中通气湍动与搅拌的相互作用关系仍不明确。通过压力脉动的统计分析、功率谱分析和小波分析,考察了搅拌桨型式和搅拌转速对流态化特性的影响规律。实验发现,搅拌转速和搅拌桨型式对床层压力影响较小,但对压力脉动影响显著。搅拌流化床中搅拌与通气湍动对流态化共同作用,双层锚式桨、框式桨等小桨叶面积的搅拌桨在较高转速条件下能强化流态化过程,与普通流化床相比具有更小的气泡尺寸和压力脉动,搅拌可抑制气泡聚并、破碎气泡,维持床层均匀流态化;而新型具有大桨叶面积的自清洁桨的搅拌作用强烈,在较高的转速下易形成桨叶前方的颗粒堆积和桨叶后方的气体短路等非正常流化现象,适宜于中等转速的操作条件。     

压力脉动模型及其在脉冲流化床中的应用

考虑了流化床中分布板上形成的气泡不变形增长，最后以不同尺寸分布的气泡群形式通过床层，提出了能包含Ｄａｖｉｄｓｏｎ模型、Ｆａｎ模型在内的更一般化的流化床压力脉动模型。不但把气泡行为这个重要因素引进了压力脉动模型，而且成功地把压力模型应用于脉冲气流流化如何科学地运用脉冲气流来进一步改善流况提供了理论依据。     

脉动流化床的数值模拟

运用Fluent 6．3中的欧拉-欧拉模型模拟传统流化床与锯齿形波脉动进气流化床的运动特性，并进行对比，针对沿床高的气泡高度、当量直径及内压等因素进行分析，得出脉动锯齿形波进气流化效果比传统流化效果明显提高。     

气-固流化床的气泡参数测定——直射式光纤探头在流化床研究中的应用

在鼓泡域中,从直射式光纤探头在二维床的测试与图像分析的结果得到气泡的平均直径与平均刺穿长度的关系为:d_b=1.6E[l]气泡的球形度为0.96。通过反射式和直射式光纤探头信号的比较表明,直射式探头的信号便于处理,并可用来测定气泡内的粒子含量。直射式光纤探头在二维床和三维床的测定结果对比表明,两种塔内的气泡行为规律一致但有明显的差异。     

旋流筛板流化床压力脉动特性的研究

为探究新型立体旋流筛板内构件对流化床流化质量的影响,文中以CRP-1催化裂化颗粒为介质,在气速U为0.087—1.311 m/s范围内,对比分析了自由床和旋流筛板流化床的压力脉动、压力脉动标准偏差和功率谱密度(PSD)。结果表明:低气速下,旋流筛板内构件破碎气泡效果显著,且颗粒分布均匀;U<0.7 m/s时,旋流筛板内构件对气泡的破碎作用大于扰动作用,床层波动较小,U>0.7 m/s时则效果相反;速度增大,旋流筛板内构件的作用逐渐减小,功率谱密度波峰多于自由床,且峰值对应的主频也随之增大。研究结果有助于旋流筛板内构件设计的进一步优化和工业应用。     

气固流化床压力脉动信号的Wigner谱分析

用Wigner谱首次对气固流化床压力脉动信号进行时频二维分析,压力脉动信号的强非平稳性得到了证实.在Wigner谱平面中定义了局部频峰加权平均频率参数,从实验角度研究了流化床气速、静床高对压力脉动信号加权平均频率的影响.结果表明,它具有比传统的功率谱主频好得多的统计重复性,能更准确地反映气泡相的特性.     

工业废盐的流态化行为

目前工业废盐的处理方式较为单一,效果不理想。为了解决这一问题,提出了一种可用于处理工业废盐的流化床装置,采用自制的流化床对工业废盐进行流化,并对气固流化床的压力脉动信号进行实时监测,研究了流化数和床层压力波动的关系。介绍了温度对流化床临界流化速度的影响,并提出了临界流化速度与温度的关联式。对流化过程中产生的气泡进行了研究,讨论了气泡运动过程中的形貌和大小。介绍了一种可以考察床层物料流化效果的方法,并运用Improfile函数将三维空间内物料颗粒的混合情况转化为函数,通过强度和时间关系说明了返混程度的强弱。描述了工业废盐的床层塌落过程,最后通过扫描电镜对工业废盐表面上的有机物进行比较得出流化床处理工业废盐的可能性。     

用摄影—图像分析法对三相流化床中气泡行为的研究

本文利用35mm 普通摄影机拍摄了300×20×2000mm 的二维床中多气泡的运动行为,并用图像分析仪对摄影胶片进行了分析处理,得到了各个气泡大小、运动速度及所处座标位置。并对大量气泡运动特性进行了统计研究。结果表明采用这一方法能够准确地定量描述流化床中气泡群运动的整体特性,为深入研究、描述气泡的运动规律打下了基础。     

密相流化床中介尺度流动结构的流体力学特性研究

在一套流化床冷模实验装置中对黄沙颗粒和黄沙-硅微粉 （20 μm）混合颗粒进行实验。测量固含率时间序列信号并进行统计分析,提出并建立复杂光纤脉动信号的解耦方法,实现稠密气固流中介尺度流动结构的准确识别。基于统计矩一致性原理提出气泡阈值的计算方法,通过遍历法确定气泡阈值。对气泡阈值变化规律进行分析,发现加入细颗粒有助于改善流化质量,随表观气速的增加,气泡阈值减小。对气泡、乳化和聚团三相的相分率进行统计,发现在黄沙颗粒中加入少量（5%,质量分数）细颗粒能够显著改善流化质量,细颗粒添加量过多时（10%）,对流化质量的改善将减弱。对气泡的流体力学特性进行分析,发现加入10%硅微粉后,气泡弦长增大,频率降低,速度略有降低。对颗粒聚团流体力学特性进行分析,发现随硅微粉含量增加,表观气速对聚团速度的影响减弱,聚团弦长略有减小。加入5%硅微粉后,颗粒聚团的出现频率较小且径向上分布均一。加入10%硅微粉后,聚团频率有所增大,说明加入过多硅微粉会促进聚团的形成。     

浅层流化床的研究——(Ⅰ)床层中的气相分布和流型

通常认为在浅层流化床的床层中,气泡相的流动可以作为平推流模式来处理,但是缺乏实验事实的证明。本研充工作在一台单层、浅层的矩形流化床(床截面积为300×500mm)中以氢气为示踪气体进行了示踪试验,据此来考察气泡相在床层中的分布及其流动模式。实验条件较宽:静床高 H_o=50～120mm,流化数 U_o/U_(mf)=1.25～4.0,空气为流化气体,活性炭和黄砂颗粒为流化粒子,平均粒径_p=0.2～0.4mm。对17组实验数据进行了统计分析,结果表明:在实验条件下,气泡相在床层中的流动确可以作为平推流模式来处理。     

浅层流化床的研究（1）床层中的气相分布和流型

通常认为在浅层流化床的床层中，气泡相的流动可以作为平推流模式来处理，但是缺乏实验事实的证明。本研充工作在一台单层、浅层的矩形流化床（床截面积为300×500mm)中以氢气为示踪气体进行了示踪试验，据此来考虑气泡相在床层中的分布及其流动模式。实验条件较宽；静床高H0＝50－120mm,流化数U0/Umf=1.25-4.0，空气为流化气体，活性炭和黄砂颗粒为流化粒子，平均粒径dp=0.2-0.4mm，对17组实验数据进行了统计分析，结果表明：在实验条件下，气泡相在床层中的流动确可以作为平推流模式来处理。     

气、固二相流化床在线分析系统

流化床中的压力波动和气泡行为是综合反映流化床流化质量的主要信息。流化床现场监测系统是对上述二种信号进行在线统计研究而设计的。该系统有 A/D 变换器、APPLE 微型计算机和打印机组成。采用 BASIC 和汇编语言编制了信号的幅值处理和谱分析软件来完成在线的信号处理工作、可实时采集气泡的峰值分布规律和变异曲线、频率分布和平均频率等有用信息、为进一步实现流化床现场实时运行监视系统打下了基础。     

D类颗粒节涌流态化的实验和数值模拟

应用双流体气固两相流模型,对均一粒径分布的Geldart D类颗粒的节涌流态化过程进行了模拟. 研究了流化过程中流化状态转变、床层膨胀比以及压力脉动功率谱,从Froude准数和颗粒动能的角度分析了模拟结果中的流化特性,并与实验数据进行了对比. 模拟结果准确预测了Geldart D类颗粒的节涌流态化特性,对床层膨胀高度和功率谱的预测与实验基本吻合. Froude准数和颗粒动能随时间的周期性脉动较好地反映了流化床内节涌流态化的气泡行为.