空气-SRNA-4催化剂磁稳定床的流动特性

床层压降、最小流化速度、固含率及其分布和气相返混系数是气固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据.采用压降法、光电法及瞬态点源示踪技术试验研究了以SRNA-4催化剂为固相的气固磁稳定床的流动特性.试验结果表明:最小流化速度、最小流化状态下的床层空隙率与磁场强度无关;固含率的径向分布基本均匀;磁场强度的增大抑制了颗粒的运动,使得局部固含率略微增加;空塔气速的增加促进了气固磁稳定床的膨胀,使得固含率减小;粒径较小时,随磁场强度及气速的变化贝克来数(Pe)变化不大;粒径较大情况下,Pe随气速增大而减小,随着磁场强度的增大,先增大后减小.试验获得了最小流化速度、固含率和床层高度的关联式,预测值与试验值吻合良好.     

液固磁稳定床中固含率分布与液相返混特性

固含率分布和液相返混系数是液固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据。采用床层膨胀高度法、光电法及瞬态点源示踪技术,研究了以SRNA-4催化剂为固相的液固磁稳定床中固含率分布和液相返混特性。试验结果表明,固含率轴向分布基本均匀,径向为“扁-陡曲线”分布。固含率随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大,随液体粘度和空塔液速的增大而减小。轴向液相返混系数随磁场强度和液体粘度的增大而减小,随空塔液速和颗粒尺寸的增大而增大。回归得到了固含率和轴向普朗特准数的关联式,预测值与试验值吻合良好。     

梯度磁场下气固流化床中磁颗粒运动数值模拟

在外加竖直方向梯度磁场的气固鼓泡流化床中,考虑铁磁颗粒受到的梯度磁场力和颗粒间磁感应力,对气相采用流体力学方法(CFD),颗粒相采用离散元法(DEM),建立二维磁鼓泡流化床数学模型,模拟不同磁场强度下全磁颗粒圆形床料的气固流动过程,分析了不同磁场强度对磁流化床中气泡生长、颗粒运动、床层压降和磁颗粒受力的影响。研究结果表明在沿高度磁感应强度递减的梯度磁场中,磁颗粒在颗粒间磁感应力的作用下凝聚成链,破坏了大气泡的形成。随着磁场强度增加,颗粒扩散系数减小,颗粒间磁感应力和梯度磁场力增大;气体与颗粒相间作用力先减小、后增加;而颗粒接触力先增加、后减小。     

液固磁稳定床中的传热与传质特性研究

以电化学方法测定了SRNA-4催化剂为固相的液固磁稳定床中的液固传质系数,采用浸没的微型传热探头测量了液固传热系数。实验结果表明：随磁场强度、液体黏度的增大,液固传质系数及传热系数减小;增加表观液速,传质系数、传热系数均增大。进而建立了由物性参数及操作参数估算液固传质Sherwood数及液固传热Nusselt数的关联式,实验值与预测值吻合良好,可为磁稳定床反应器的放大设计和操作优化提供一定的依据。     

微小流化床流化特性分析

在内径4.3, 5.5, 10.5, 15.5, 20.5和25.5 mm的6个气固微小流化床中,考察了石英砂和不同粒径的催化裂化催化剂的流化特性. 研究了流化床尺寸、颗粒及流化介质物性对微小流化床床层压降及最小流化速度的影响. 结果表明,不同颗粒及流化介质的微小流化床床层压降实验值均小于计算值. 传统的压降关联式不能直接用于微小流化床. 其最小流化速度随床径减小呈指数增大,在高径比1:1~3:1范围内,最小流化速度随料高增大近似呈线性增大,其增大速度随床径增大而变缓. 基于实验数据得出了微小流化床最小流化速度的关联式.     

液固流态化流区及其变迁

本文在两种不同的有机玻璃床中(φ50×1200+φ100×500 mm),采用示踪粒子的方法,对液固流态化的流况及其随液速的变迁进行了研究。实验发现,液固流态化的流况随液速的增大,首先由固定床进入均匀散式流化;当液連增大到某一值(本文称为起始湍流速度)后,床层将进入湍流流化状态;再进一步增大液速,则床层变成下部湍流流化和上部均匀散式流化共存的流化状态。在本实验条件范围内,实验测得的湍流流化床层高度与有关的参数关系为而床层的总高可由Richardson方程式求得。     

流化床内自由移动石墨球表面的传热系数

密相区内自由移动的煤颗粒表面传热系数是循环流化床锅炉设计和运行的重要参数。利用石墨球模拟煤颗粒,在小型流化床实验台上对由粒度较小的石英砂颗粒组成的密相区内自由移动的石墨球表面传热系数进行了测量。测量结果显示,随着流化风速的增加,石墨球表面传热系数首先升高,当流化风速达到某一临界值时,继续增大流化风速,传热系数将保持不变,从传热的角度证明了流化床内煤颗粒基本停留在乳化相内。在多数情况下,石墨球表面传热系数随床料粒度的增大而减小。而在较低流化风速的情况下,随着床料粒度的增大,石墨球表面传热系数呈先下降后升高的趋势。当流化风速和床料粒径保持不变时,石墨球表面传热系数随着石墨球直径的增大而减小,且下降的趋势随石墨球直径的增大而减弱。而随着床层高度的增加,石墨球表面传热系数将会略有 升高。     

流化床内自由移动石墨球表面的传热系数

密相区内自由移动的煤颗粒表面传热系数是循环流化床锅炉设计和运行的重要参数。利用石墨球模拟煤颗粒,在小型流化床实验台上对由粒度较小的石英砂颗粒组成的密相区内自由移动的石墨球表面传热系数进行了测量。测量结果显示,随着流化风速的增加,石墨球表面传热系数首先升高,当流化风速达到某一临界值时,继续增大流化风速,传热系数将保持不变,从传热的角度证明了流化床内煤颗粒基本停留在乳化相内。在多数情况下,石墨球表面传热系数随床料粒度的增大而减小。而在较低流化风速的情况下,随着床料粒度的增大,石墨球表面传热系数呈先下降后升高的趋势。当流化风速和床料粒径保持不变时,石墨球表面传热系数随着石墨球直径的增大而减小,且下降的趋势随石墨球直径的增大而减弱。而随着床层高度的增加,石墨球表面传热系数将会略有升高。     

颗粒直径对吸附分离影响的数值模拟

基于Fluent的多孔介质模型,建立了变压吸附制氧发生器的立式填充床模型。采用用户自定义函数功能,以反映吸附传质、传热,并将多孔介质单相模型整合为更精确的气固两相耦合模型。在此基础上,模拟了吸附颗粒直径对气相压力、速度、床层压降以及氧气分离浓度、回收率等参数的影响情况。结果表明：床层压降随颗粒直径的增大而减小;床层对入口急流的抗穿透性能随颗粒直径的增大而减小;相同条件下,采用较小颗粒直径能够提高氧气分离浓度、回收率,原因在于小颗粒直径降低了床层内气体的流速,增加了吸附时间,促进了吸附的进行。     

垃圾焚烧管式布风流化床的冷态实验

在床截面为300mm×300mm、床高为4. 4m的管式布风流化床实验台上,分别对宽筛分下不同颗粒粒度、不同床层高度、不同截面流速、布风的均匀性以及非平衡布风时颗粒流化特性进行实验研究,为未来垃圾衍生燃料的流化燃烧实验提供基础数据。管式布风流化床的开孔方向与夹角大小对床层压降变化影响明显,向下开孔角度越小,动能消耗越大,但床层稳定性能好。随着料层高度增加,各布风管间的布风更趋于平衡,流化的稳定与均匀性能也越好。管组压降失衡时,床层压降不平衡明显增加,波动幅度增大,不稳定性明显高于正常流化状态。     

离心流化床初始流化状态的研究(Ⅰ)基本理论

通过简化求解离心流化床连续介质模型基本控制方程,获得了初始流化速度、压力、空隙率、空隙气速、床层膨胀和床层压降的计算方程式。理论预报的临界流化速度和床层压降与实验结果吻合得很好。揭示了离心流化床随流速增大由表面逐层初始流化;流化后各半径处流化程度不同。理论分析还表明气体压缩性的影响随着床体转速的增大而增大。     

流化床气固流动二维数值模拟

为了获得流化床中床层在不同气速下的流动特性,根据某一生物质发电厂中的HX220/9.8-IV1型纯烧生物质的循环流化床锅炉进行二维建模,通过FLUENT软件对床层冷态流态化进行二维数值模拟,调整一二次风入口风速以获得不同的表观气速,得到了鼓泡床、湍动床以及快速床的气固流动状态,并在快速床的基础上模拟了床层在气流作用下的稀相输送状态。模拟结果清晰展示了各个状态下的床层颗粒的分布情况。     

基于图像法喷动床内空隙率研究

利用图像二值化方法处理图片,并采用Matlab编程实现空隙率的测量,从微观层次分析空隙率对喷动流化床内流动状态的影响。研究了颗粒粒径、喷口数量和表观气速对空隙率分布的影响。结果表明,增大表观气速使床层底部的稀相区增大,床层膨胀高度增加,空隙率也随之增加。增大颗粒粒径会增大最小临界流化速率,所以在其达到流化状态后流化床内颗粒粒径增大,床内喷动区空隙率减小比较明显。在相同条件下,与单喷口相比双喷口在床层底部附近存在合并射流,同时颗粒能到达的高度显著增加,底部两侧停滞区面积减小。结合对空隙率的分析,提出一种新的表征流化床内流化状态的参数(流化指数),可以直观地表示流化床内颗粒的流化状态。     

严重段塞流周期特性实验研究

为探索流动参数对周期特性的影响规律,在中国石油大学(华东)油气储运实验室的下倾-立管实验系统上对严重段塞流进行了实验研究.实验管道的内径为0.051 m,其中下倾管段长10.4m,立管高度4.0m.实验介质为水和空气.实验发现,严重段塞流的周期随气相折算流速的增大而减小:随液相折算流速的增大而减小;随下倾管倾角的增大而减小.气相折算流速较大的工况下液相折算流速和下倾管倾角变化对严重段塞流周期的影响要小于气相折算流速较小的工况.气相折算流速变化对严重段塞流周期的影响大于液相折算流速和下倾管倾角变化产生的影响,是严重段塞流周期的主要影响因素.文中还给出了严重段塞流周期的实验关联式,与实验数据符合很好.     

气相法聚乙烯中试流化床操作规律的研究

通过冷模实验确定气相法聚乙烯中试装置流化床流化特性的一些基本参数,由床层压降与气体流速的关系确定流化床操作的起始流化速度和气体流速,由气体流速对床层膨胀比的影响得出床层的初始装料高度。     

布风结构对埋管浅床内非均匀颗粒流化特性的影响

针对含内埋管的3维浅层流化床，以空气和非均匀铝矾土铸造砂颗粒为气相和固相开展冷态实验，采用压差变送器测量了5种不同开孔率布风板的床层压降，考察了开孔率、静床高度及流化仓室配风模式对非均匀颗粒流态化特征参数及流化质量的影响。结果表明，非均匀颗粒的床层压降特性曲线不存在明显的突变，流化过程分为固定床、半流态化和完全流态化三个阶段，各阶段分界点特征速度受开孔率影响不大。对于平均粒径为215μm的非均匀颗粒，床层压降标准差随开孔率的变化存在极小值，开孔率为0.79%的布风板流态化稳定性最高。配风模式对多仓室流化床局部床层压降有重要影响，采用等风速模式可有效降低仓室之间的压降差异，提高整体流化空间的均匀性。     

气液固三相磁稳定流化床的操作状态对反应结果的影响

以氮气、水、铁粉为气液固三相研究了三相磁稳定流化床的床层操作状态；以重整生成油的烯烃饱和加氢过程为体系，研究了铁粉与大比表面非晶态合金催化剂混合颗粒为固相的磁稳定流化床中床层操作状态对反应结果的影响。找到了有利于气液固三相反应的磁稳定流化床床层操作状态     

纳米SiO2在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流态化

研究了纳米SiO2在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能,实验中通过测量其床层膨胀曲线、床层压降曲线以及塌落曲线表明:磁性大颗粒在交变磁场下的振动作用可以破碎流化床中纳米SiO2的大聚团.使床层压降和床层膨胀明显增大,流化质量获得显著提高.实验同时考察了磁场强度、磁性颗粒的添加量以及不同的静床高度等参数对流化性能的影响.获得了最佳工艺操作条件.     

三维上流式反应器床层流动和返混特性

采用内径为280 mm的上流式反应器,以空气模拟气相、甘油和水混合溶液模拟渣油。用3种不同粒径的氧化铝球形工业催化剂颗粒为填充颗粒,考察了不同模拟物系的颗粒粒径、颗粒密度、液相黏度、不同床层的高径比和不同操作条件对上流式反应器内床层压降及其波动、床层轴向返混的影响规律。得到模拟工业运行物系和操作条件的上流式反应器床层总压降关联式,相对误差在12%以内。床层总压降均随床层高径比、颗粒密度和液相黏度增加而增大,但随颗粒粒径的增大而减小,床层压降波动随表观气速增加而增大。填充颗粒粒径越小、颗粒密度越小、高径比越大,床层内轴向返混越严重;床层内压降和轴向返混均随表观气速的增加而增大。     

纳米TiO2在环隙流化床中流动特性的实验研究

在环隙流化(AFB)床中,应用实验测量技术研究了床层压降和床层膨胀曲线以及最小流化速度的变化规律.研究结果显示,在升速流化时,随着气速增大,床层压降和床层膨胀比也随之增大,当气速超过一定值时,纳米TiO2颗粒完全流化,压降波动和床层膨胀比趋于平稳.最小流化速度随着纳米TiO2质量的增加而增大.