二维喷动流化床内气体混合的实验研究

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床冷态试验台上,在喷动区和环形区分别采用CO和SO2作为示踪气体的方法,获得了不同喷动气流速和流化气流率这两个重要的操作参数下,不同床层高度上示踪气体的径向分布,考察了床内喷动区与环形区之间气体的混合特性。结果表明,示踪气体在不同床层高度的径向分布呈现较大的差异,并沿床层高度依次降低。在稳定的流动状态下,喷动气速度的增大,使喷动气向环形区的传质加强,也促进了流化气在环形区的混合;流化气流率的增大,气体由环形区向喷动区的传质大于由喷动区向环形区的传质,且流化气在环形区混合加强。在不稳定的流动状态下,气体的径向浓度分布曲线两边出现不对称。     

加压导向管喷动流化床气化炉气体扩散规律研究

采用CO2作为示踪气体在内径200mm，高5m的全尺寸加压导向管喷动流化床中对床内气体扩散特性进行了研究，主要考察了操作参数（喷动气流率，流化气流率，操作压力，颗粒粒径和物性参数）对床内气体扩散的影响，归纳了喷动气旁路份额和流化气旁路份额随操作参数影响的试验关联式，可作为工程设计计算和实际操作的参考。     

加压喷动流化床最小喷动速度的试验研究

在内径100 mm的有机玻璃冷模装置上进行了加压喷动流化床试验.床料直径为1.6 mm、2.3 mm的小米.研究了压力、静止床高及流化风对最小喷动速度的影响.试验结果表明:喷动流化床的最小喷动速度随压力的增大而减小,但减小幅度逐渐变小;静止床高增大,最小喷动速度增大,但床高的增加对最小喷动速度的影响随着压力的增大而减弱.流化风风量增加导致最小喷动速度降低.根据试验数据进行了线性回归,分别得出了uf=0和uf＞0(uf为流化风床内表观气速)时最小喷动速度的关联式,相关系数分别为0.964和0.920,关联式和试验值吻合较好.     

喷动流化床煤气化试验研究

以空气和水蒸汽为气化剂,在一内径为60mm的V型布风板喷动流化床工业煤气炉内对动力烟煤的气化进行了系统的试验研究,考察了V型布风板床料的流化特性,研究了操作参数对气化过程的影响,测量了煤气成分沿床高和径向的变化,分析了影响煤气成分和热值的有关因素,提出了合理的运行条件和参数,研究结果对工业装置的放大设计,改造现有燃烧设备并降低对环境的污污具有指导意义。     

喷动流化床煤气化技术研究的发展

本文论述了喷动化床煤气化技术的原理、优点以及国内外的主要技术进展，并结合当前国内外的研究情况从气化特性试验研究、机理模型研究、工业应用研究三个方面进行了分析，指出了喷动流化床煤气化技术的发展前景以及今后研究方向。     

喷动流化床传热特性的CFD-DEM模拟

基于颗粒-颗粒、颗粒-流体间的传热机制建立了颗粒尺度下的传热模型,并将其与计算流体力学-离散颗粒模型(CFD-DEM)耦合,建立了CFD-DEM传热模型,在传热计算中采用真实的颗粒接触刚度修正了颗粒-颗粒间的传热。采用典型喷动流化床内的颗粒传热实验数据验证了CFDDEM传热模型的准确性,并利用该模型分析了喷动流化床内的传热特性。结果表明:喷动流化床内颗粒的传热系数受其运动状态的影响,颗粒在环隙区域外循环的传热系数比内循环传热系数大;喷动流化床内平均传热系数呈对称分布,流化区域内的平均传热系数大于非流化区域,床体底部两侧及气体入口处的平均传热系数最大,床层中央区域的平均传热系数较小.     

喷动流化床煤部分气化数学模型

文中介绍了喷动流化床煤部分气化的原理和国内外数学模型的研究现状，并在此基础上分析了压力对部分气化炉流动和反应的影响。     

增压导向式喷动流化床流动特性的试验研究

在内径２００ｍｍ，高３．５ｍ，６０°“Ｖ”形布风板的钢制试验装置上，采用密度为２４５０ｋｇ／ｍ３，粒径分别为（１．５～２．５）ｍｍ和（０．１～１．０）ｍｍ窄筛分玻璃珠，以及密度为２２００ｋｇ／ｍ３，粒径为（０．４５～６．０）ｍｍ的宽筛分溢流渣为物料，对各种压力下的导向式喷动流化床最小喷动流化速度、导向与环形区压降、中心喷泉高度以及颗粒循环量和气体旁路特性进行了试验研究。试验结果表明：最小喷动流化速度、导向与环形区压降以及中心喷泉高度与系统几何参数和操作参数密切相关，卷吸段气体射流的性质直接决定了颗粒循环量及其趋势，气体旁路的程度取决于卷吸段两股气流的相互作用。文章中用修正的弗劳德数归纳了中心喷泉高度试验关联式。     

增压导向式喷动流化床流动特性的数值模拟

采用双流体模型对增压导向式喷动流化床内喷动区和环形区气固运动速度和空隙率进行数值模拟。计算结果表明,喷动区颗粒速率在初始阶段急剧上升而气体速度则急剧下降,进入导向管后趋于平缓,而且颗粒加速程度不写系统压力有关,还形区气体速度在卷吸段增大,进入隔离流区后保持不变,而颗粒下降速度一直保持不变,喷动区的空隙率在卷吸段下降,进入导向管后又开始上升。     

加压喷动流化床煤气化数值模拟

建立了基于CFD的三维非稳态喷动流化床煤气化动力学模型.此模型包含气固流动模型,煤的挥发分析出模型,焦炭气化反应模型和气相间的均相反应模型等子模型.焦炭的非均相反应速率由气体扩散和化学反应动力学共同控制.气体均相反应可以作为二级反应来处理.将试验结果和模拟的计算结果进行了对比,结果表明,入口中心喷动区的温度最高,温度场沿床高方向逐渐降低.煤气质量在加压后有了明显提高.验证的结果表明此CFD模型可以用来预测煤气化的反应过程.     

循环流化床提升段径向气体混合的试验研究

在3种规模的循环流化床(CFB)冷态试验台上对提升段稀相区径向气体混合规律进行了试验研究.3种试验台提升段净高均为4.Om,截面尺寸分别是内径O.19 m的圆管、O.3m×0.3m的方截面和0.25 m×0.5 m的矩形截面.以dp=120μm,ρ=2 400kg/m3的砂作为试验床料,CO2作为示踪气体,对影响气体混合的因素如表观流化速度Ug、颗粒浓度、提升段尺寸等进行了试验研究.发现颗粒的存在减缓了气体横向混合的速度,但颗粒对气体横向混合的影响不是单向的.对一定风速,存在一个颗粒浓度转折点,小于此浓度时D,随颗粒浓度的增加而减小,大于此浓度Dr随颗粒浓度的增加而增加.在本试验中此转折点浓度为8～1O kg/m3,应为气固流型的转折点.提升段直径Dt对Dr影响很大,结合前人研究结果,Dr随Dt呈线性增加,但更确切的关系确定有待进一步数据积累.与颗粒浓度和提升段直径相比,气体流化速度对Dt的影响很小.     

压力对喷动流化床流动特性影响的数值模拟

建立了1台热输入0.1 MW的加压喷动流化床煤部分气化炉和相同尺寸的冷态模型试验装置,通过试验和数值模拟方法分析了压力对喷动流化床流动特性的影响.数值模拟采用了非稳态欧拉多相流模型,研究结果表明:随着工作压力增大,床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小;颗粒在较高工作压力下的轴向速度大于较低压力工况下的速度值;在压力为0.1～0.3 MPa时,模拟工况的流动状态与试验结果相符.     

流型对循环流化床径向气体混合影响的试验研究

在提升段净高为4.0 m、内径0.19 m的循环流化床冷态试验台上进行了快速床和气力输送两种流型中径向气体混合的试验研究,试验用物料为河沙,d_p=120 μm,真实密度ρ_s=2 400 kg/m~3.试验台颗粒循环流率(G_s)和流化风速(U_g)可独立控制,根据床层上、下部压力梯度随流化风速的变化关系判断快速流态化的存在区域.采用柱塞流模型,用CO_2作为示踪气体进行3种风速下的径向气体混合试验,得出了快速床和气力输送两种流型中气体径向扩散系数Dr随颗粒浓度变化的趋势.研究发现,在气力输送流型中Dr随颗粒浓度增加而减小,在快速床流型中Dr随颗粒浓度增加而增大.结合固体颗粒在不同流型中的存在状态解释了流型对Dr的不同影响作用.     

Experimental Investigation of the Mixing Between Hot and Cold Gas in Two Cooling Processes

The mixing between a hot turbulent flow and a cold fluid, injected through a porous plate or using a discrete injection, is experimentally investigated. The blowing is shown to dramatically modify the dynamic and thermal fields, whereas the discrete injection has a weaker effect. The influence on the average quantities and fluctuating parts are found to be different. The effect of the main flow temperature is addressed and a discussion for the mixing in the blowing and discrete injection cases is proposed.     

Experimental Investigation of Inertial Mixing in Colliding Droplets

Achieving the increasingly fast mixing requirements posed by the chemical, biological, and life science community for confined microchannel droplet flows remains an engineering challenge. The viscous and surface tension forces that often dominate microflows undermine fast, efficient mixing. A novel mixing arrangement based on droplet collisions has been developed that significantly improves mixing rates by utilizing inertia to rapidly rearrange fluid contents. This article experimentally investigates inertial droplet mixing in micro-flows following high-speed droplet pair collisions. The technique utilizes a gaseous flow for liquid droplet generation and transport with collisions occurring in Y-junction microchannel geometries. Mixing rates are quantified using differential fluorescent optical diagnostics, custom image processing algorithms, and statistical analysis. Measured droplet mixing times are compared to the characteristic time scales for mass and viscous diffusion and bulk convective transport. Results show that mixing times are decreased as the droplet pair collision inertia is increased, indicating the potential benefit for inertial collision mixing.     

温度和压力对加压喷动流化床煤部分气化的影响

在热输入0.1MW的加压喷动流化床煤部分气化炉上以空气和水蒸气为气化剂,进行徐州烟煤的加压部分气化试验。考察了气化温度、压力等因素对煤气成分、煤气热值、干煤气产气率、碳转化率等指标的影响。气化温度是通过调整空气系数来实现的。试验结果表明:气化温度对煤气化过程影响显著,气化温度升高,煤气热值先增大后减小,产气率增加,碳转化率提高。而增大压力,床内气体速度变慢,延长了气化剂在床内的停留时间,另外压力增加改善了床内的流化质量,从而提高了气化效率,改善了煤气质量。     

Experimental Investigation of Heat Transfer and Flow Mixing in Pebble Beds

The purpose of this paper is to investigate the thermal hydraulic characteristics of two types of test sections: pebble beds placed between cylinders and thin annular pebble beds (i.e., spheres dumped in thin annular slots). The investigations were performed for axial air flow. The experimental results of heat transfer from the spheres, as well as the results of heat transfer from a cylinder for both types of test sections, are presented. In addition, the results of flow-mixing investigations in pebble beds between axially streamlined cylinders are described. From these results, correlations were developed that can be used to predict the heat transfer characteristics.

The results of the experimental investigation of pebble beds between cylinders demonstrated that the randomly arranged pebble bed is preferable to the regular rhombic structure from the points of view of design simplicity, heat transfer from the cylinder, drag coefficient, and flow mixing. The results of the experiments in the case of thin annular pebble beds demonstrated that the maximum heat transfer from the spheres is at the relative width of the annular slot K, equal to 1.07 and 1.75 of the sphere's diameter     

惰性粒子流化床烟气脱硫的试验研究

对惰性粒子流化床的烟气脱硫过程进行了试验,分析和研究了Ca/S、入口SO2浓度、静止床高、惰性粒子粒径、近绝热饱和温度和床层温度对脱硫效率的影响.结果表明:近绝热饱和温度和Ca/S对脱硫效率影响较大,惰性粒子粒径和静止床高对脱硫效率也有一定影响;近绝热饱和温度越低、Ca/S越大、流化床床层温度越低、烟气表观速度越小、惰性粒子粒径越小以及静止床层越高,则烟气脱硫效率越高;当烟气入口SO2浓度小于7×10-4时,随着入口SO2浓度的增大,脱硫效率相应提高;当烟气入口SO2浓度增加到7×10-4以上时,随着入口SO2浓度的增大,脱硫效率反而降低;在基本试验工况下,惰性粒子流化床的烟气脱硫效率达到85%以上.     

循环悬浮式烟气半干法脱硫技术的实验研究

建立了烟气处理量1500Nm^3／h的中试试验台，对循环悬浮式半干法烟气脱硫工艺进行了实验研究。研究了运行参数（包括烟气在吸收塔内的停留时间，Ca／S，绝热饱和温距，浆滴粒径，入口二氧化硫浓度，入口烟温等），脱硫灰再循环等因素对脱硫塔内和整个系统脱硫效率的影响。研究结果表明运行参数中绝热饱和温距、钙硫比以及浆滴粒径的变化对系统脱硫效率的影响明显，循环灰的增加有利于提高脱硫效率。图18表2参9