负压差立管下料过程压力脉动的传递性实验与分析

在高13m大型循环流化床装置上,对φ150 mm×900 mm负压差立管内气固两相流的动态压力进行了轴向多点测量,并用标准偏差进行了分析,主要研究立管下料过程的动态传递特性.实验表明负压差立管内存在明显的压力脉动现象,这种压力脉动具有一定的传递性.颗粒质量流率比较小时是稀密两相共存流态,稀相区的压力脉动主要受进料流量振荡的影响,向下传递;密相区的压力脉动主要受立管的波动性排料影响,向上传递;随着颗粒质量流率的增加达到浓相输送流态时,上部是连续式浓相输送流态,下部是密相波浪式输送流态,立管的压力脉动主要受进口流量振荡和排料过程压缩气体作用,向下传递.对立管的压力脉动进行标准偏差分析表明脉动压力传递沿颗粒的流动方向上具有幅值增大特性.在立管内流态从稀密两相共存流态转变为浓相输送流态时,由于颗粒压缩气体分量最大,压力脉动幅值最大,减小或增加颗粒质量流率,压力脉动幅度均降低.     

垂直立管中颗粒移动床蠕动流动特性的实验研究

在无负压差的环境下,采用PV6D型颗粒速度测量仪,考察了垂直立管中FCC催化剂颗粒移动床的蠕动流动特性. 结果表明,颗粒质量流率较小时立管中颗粒流动具有明显的蠕动流动特性,可划分为两种流态,拟气固雷诺数Re<500时为间歇式蠕动流动,5004000时颗粒的蠕动流动转变为密相流化流动. 立管中颗粒的蠕动流动主要是出口区颗粒成拱与崩塌交替进行产生的,其次为颗粒与器壁滑动摩擦力的不稳定性变化起作用. 微观上颗粒流动的蠕动行为是颗粒之间力链作用变化的结果.     

气固循环流化床负压差下料立管的压力脉动特性

通过对气固循环流化床负压差下料立管的压力测量,分析了立管下料过程的压脉动特性。负压差下立管内的颗粒由立管上部的低压端流向下部的高压端的过程中,对所夹带的气体产生压缩导致了立管内气固两相流动的不稳定性,表现为立管压力的脉动以及颗粒下行速度的波动和密度分布的不均匀。压力脉动的幅度随负压差的增加而增大。     

循环流化床下料立管内气固两相流动状态与压力脉动的关系

在15 m高的大型气固循环流化床上对内径90和42 mm的下料立管内气固两相流的动态压力进行了测量. 实验结果表明,负压差下料立管内的气固两相流动存在着低频压力脉动,压力脉动的强度可以用动态压力的标准方差(Standard deviation, Sd)来表征,且与立管下料的流动状态密切相关. 立管下料的流动状态依据颗粒质量流量通量的大小有浓相输送状态和稀密两相共存两种状态. 浓相输送状态的压力脉动强度较大,是下行颗粒压缩其夹带气体引起气固两相强烈相互作用导致的;稀密两相共存状态的压力脉动强度较小,是密相段排料的不稳定性和稀相段较弱的气固相互作用共同引起的. 立管下料的压力脉动强度随颗粒质量流量通量的增加而增大,对于浓相输送状态,在实验操作范围内[Gs'=550~850 kg/(m2×s)],压力脉动的强度与立管下料质量流量通量近似成Sd=0.00875Gs'-4.77的线性关系.     

负压差立管内气固两相流的流态特性及分析

对于出口插入密相床的立管，管内气固两相的流动特点是下行的颗粒速度大于气体速度和颗粒的逆压差流动，颗粒下行是一个减速运动过程. 管内的气固两相流的流态有两种形式，当GsGsc时，流态是浓相输送流态，气流下行. 两种流态可以互相转变，主要取决于颗粒质量流率的大小. 负压差立管的流态变化与气固两相之间滑落速度和轴向压力的变化密切相关，滑落速度随颗粒质量流率的增加逐渐减小，而轴向压力则逐渐增大以平衡立管的负压差.     

负压差移动床立管料斗中散体颗粒流动特征Ⅰ流区研究

通过对负压差移动床立管料斗中的散体颗粒流动状态的观察，结合散体颗粒通过料斗的平均质量流率和压力波动信号分析，将散体颗粒流动分成压力控制区、气泡控制区、气栓控制区以及悬料区，并分析了孔口直径、料斗的半锥角和物料特性对流区的影响，给出流区划分界限。     

负压差移动床立管料斗中散体颗粒流动特征：Ⅰ流区研究

通过对负压差移动床立管料斗中的散体颗粒流动状态的观察，结合散体颗粒通过料斗的平均质量流率和压力波动信号分析，将散体颗粒流动分成压力控制区，气泡控制区，气栓控制区以及悬料区，并分析了孔口直径，料斗的半锥角和物料特性对流区的影响，给出流区划分界限。     

负压差立管内的气固两相流

在φ800 mm×12000 mm流化床实验装置上对150 mm×11500 mm负压差立管内气固两相流的轴向压力、空隙率和气体流动特性进行了测量和分析.立管出口无约束淹没在密相流化床内,颗粒质量流率范围G_s<1200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.立管内气固两相流态有两种存在形式,当颗粒质量流率G_s<200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是稀密两相共存形式;当G_s>200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是浓相输送流态.两种流态之间可以相互转换,主要取决于颗粒质量流率的变化.影响立管内气固两相流的轴向压力、空隙率分布、气相的流动特性和气固流态存在形式的主要参数是颗粒质量流率G_s、旋风分离器入口速度V_i、下端流化床流化速度u_f,质量流率G_s是主要的影响因素.     

2003年文题分类索引

流动与传递 垂直多孔道中的变质量流动………………………………………………徐志刚,俞丰,李瑞江,等 第1期: 1-7 垂直管道中塞状流的模拟…………………………………………欧阳洁,孙国刚,YU Ai-bing 第3期: 193-199 滴流床反应器中泡沫流床层压降的实验研究………………………刘国柱,任永利,王莅,等 第6期: 498-504 负压差立管内气固两相流的流态特性及分析……………………魏耀东,刘仁桓,孙国刚,等 第5期: 385-389 负压差立管内气固流动的不稳定性实验分析……………………魏耀东,刘仁桓,孙国刚,等 第6期: 493-497 管内振动流中轴向…     

负压差料斗中静态架拱机理实验研究

通过实验测量散体颗粒在负压差立管料斗中的静态拱宽度,验证本文模型的正确性,并分析了散体颗粒的无约束屈服强度、料斗形状、操作条件和延时效应对静态拱宽度的影响,提出负压差移动床立管料斗孔口最小直径的理论预测方法.     

Downflow of solids in standpipes

General two-phase theory is applied to the flow of gas-solid mixtures in standpipes. It is shown that at a fixed flow rate both fluidized bed flow and packed bed flow can coexist in the same standpipe. Matsen's analysis of standpipe flow is extended and a general method for determining flow pattern and gas entrainment rate in standpipe flow is described. Data from a commercial standpipe in a fluid bed catalytic cracking unit are analysed. The analysis shows that fluidized bed flow occurs in the standpipe in support of Matsen's work on standpipe flow in another fluid bed catalytic cracking system.Flow instability, in standpipe is discussed in the light of this work and a mechanism of flow instability based on transition in flow pattern is postulated.     

垂直立管中催化剂流动特性的实验研究

对垂直立管中催化剂的流动性能进行了实验研究,测定了各种操作条件下立管中的轴向压力分布、催化剂循环速率以及附加吹气的影响. 实验结果表明,立管中的气固流动存在分别处于负压差下移下流区的"脱气段"和处于正压差下移下流区的"持气段"两种流动状态;下料阀开度对固体循环流率有明显的约束作用,且使"持气段"总压降增加较"脱气段"更为明显;对立管引入附加吹气有明显的增压作用,并使立管的压力分布有较大的改变. 根据实验结果及分析,对垂直立管的管形设计和催化剂在垂直立管中的密相输送提出了分析与建议.     

不同充气条件下密相输运床返料系统气固流动数值模拟

采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固体循环流率随充气条件的变化规律,并分析了立管内压力梯度分布、气体流动方向、颗粒浓度分布等。结果表明立管充气口处压力梯度绝对值为局部最大值;当立管充气口气量为零时,会使充气口上方一段距离的压力梯度绝对值较小;充气量增大到一定值时会在充气口附近形成明显的气泡。当缺少立管高位充气时,会导致立管下部区域形成大的压力梯度,增加颗粒下落阻力。充气松动颗粒的作用仅对充气口附近区域有一定影响,更大的作用是在立管内形成均匀的压力梯度分布,使立管内气固流动状态保持上下一致。在制定充气方案时,应根据固体循环流率确定立管压降,补充合适气体量以维持气体下行速度均衡,使得各段的平均压力梯度相同。     

Flow Regime Identification of Gas-liquid Two-phase Flow Based on HHT

A new method to identify flow regime in two-phase flow was presented, based on signal processing of differential pressure using Hilbert Huang transform （HHT）. Signals obtained from a Venturi meter were decomposed into different intrinsic mode functions （IMFs） with HHT, then the energy fraction of each intrinsic mode and the mean value of residual function were calculated, from which the rules of flow regime identification were summarized. Experiments were carried out on two-phase flow in the horizontal tubes with 50mm and 40mm inner diameter, while water flowrate was in the range of 1.3m^3.h^-1 to 10.5m^3.h^-1, oil flowrate was from 4.2m^3.h^-1 to 7.0m^3.h^-1 and gas flowrate from 0 to 15m^3.h^-1. The results show that the proposed rules have high precision for single phase, bubbly, and slug, plug flow regirne identification, which are independent of not only properties of two-phase fluid. In addition, the method can meet the need of industrial application because of its simple calculation.     

Flow of fluidized solids and bubbles in standpipes and risers

Equations are presented for the densities of fluidized solid-bubble mixtures in downward and upward vertical flow. Data from a large commercial standpipe are in close agreement with calculations. Flow instability is predicted when downward solid flow is sufficient to hold a gas bubble stationary in a standpipe. Commercial experience of such instability is presented indicating the existence of slugs in a 45-in.-diam. standpipe.