流化床生物质惰性颗粒混合分离特性①

在Φ99×1000mm的圆柱流化床中,选用不同粒径的沙子／锯末、沙子／菜籽体系,研究了不同沉积组分含量,尤其研究了生物质、惰性颗粒在富沉积组分情形下床层表观气速、静床高度对流化床二组分混合物的混合与分离的影响。结果表明静床高度对分高度无影响,沉积组分适宜的粒度及高表观气速有利于流化床二组分混合物的混合,可使混合度达到87％。     

流化床生物质惰性颗粒混合分离特性

在Φ99×1000mm的圆柱流化床中,选用不同粒径的沙子／锯末、沙子／菜籽体系,研究了不同沉积组分含量,尤其研究了生物质、惰性颗粒在富沉积组分情形下床层表观气速、静床高度对流化床二组分混合物的混合与分离的影响。结果表明静床高度对分高度无影响,沉积组分适宜的粒度及高表观气速有利于流化床二组分混合物的混合,可使混合度达到87％。     

单孔射流流化床内颗粒混合特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系下,采用离散单元法对单孔射流流化床内颗粒混合特性进行了数值模拟。引入混合指数对床内轴向及径向布置的颗粒混合质量进行定量分析,并研究了不同表观气速、不同弹性系数对颗粒混合特性的影响。模拟得到了颗粒轴向及径向混合序列图、气体和颗粒速度分布、整床颗粒混合指数分布、参量变化时整床颗粒混合指数分布。结果表明：流化床床层内颗粒混合速度受颗粒内循环能力和颗粒扩散能力的综合作用。单口射流喷动流化床颗粒轴向混合速度主要由颗粒内循环速度决定,颗粒径向混合速度主要由颗粒扩散能力决定。表观气速增大时,颗粒内循环速度增加,从而加快了颗粒轴向混合进程,但对颗粒径向混合影响微弱;弹性系数增大时,颗粒混合速度及混合质量均下降,并且弹性系数增大对颗粒径向混合进程影响小于颗粒轴向混合。     

微型流化床内气体返混

微型流化床基础和应用在近几年受到越来越多的关注。针对微型流化床对气固反应分析的应用要求,利用脉冲示踪法研究了内径10 mm和21 mm两种尺寸微型流化床中的气体返混特性,具体考察了管内径、颗粒静床高度、床料颗粒粒径和气体表观流速对气体返混程度的影响。结果表明:随着床内径、颗粒静床高度和表观气速的减小和床料颗粒粒径的增大,气体在床内的返混程度减小。使用粒径约270 μm粗颗粒时,两种床径的浅层微型流化床中的气体返混程度都较小,对应的Peclet数在27以上,证明了床内气体流动接近平推流,从而为利用微型流化床最小化气体返混对反应测试的影响,获得近本征反应动力学参数提供了流动特性的保障。     

生物质和惰性颗粒二组分混合物的最小流化速度

实验发现纯锯末不能在流化床中流化，锯末中加入惰性固体颗粒构成锯末／玻璃珠、锯末／沙子双组分混合物可实现流化．研究了不同粒径、不同配比混合物的流化规律．已有的预测双组分混合物最小流化速度的公式不能应用于锯末／玻璃珠、锯末／沙子双组分混合物．同时研究了球形、椭圆形菜籽的最小流化速度，并研究了不同粒径菜籽与不同粒径沙子在不同比例下的最小流化速度，结果表明形状规则生物质／惰性颗粒混合物最小流化速度可由Ｃｈｉｂａ公式计算     

流化床二组分混合物的适宜分离气速

在等密度与非等密度二组分混合物分离体系中，考察操作气速对分离度的影响，提出物料的静床高对高效分离气速没有影响，而操作气速取其混合物最小流化速度的１．２倍左右时，二组分混合物产生高效分离，并且此操作气速随着二组分混合物分离状态的判定值（等密度混合物指Ｒｍｆ值，非等密度混合物主要指Ｒｐ值）的增加而拓宽。     

喷动流化床最大喷动压降的多因素影响与关联

基于截面200 mm×20 mm,高1600 mm,锥角60°的矩形喷动流化床,以二组分混合颗粒、单一组分球形颗粒及非球形颗粒为物料进行最大喷动压降的实验研究.结果表明,最大喷动压降随静止床高、颗粒密度、颗粒球形度及二组分混合颗粒体系中沉积组分分率增加而增大,随流化气速增大而减小;增大颗粒粒径或喷口宽度,呈现先减小后增...     

气固流化床中双组分混合颗粒的流态化特性

在一套φ500 mm×12500 mm大型有机玻璃冷模实验装置中,采用FXC-П/32型压力巡检仪测量了双组分混合颗粒体系沿流化床轴向的颗粒浓度分布,采用容积法测量了不同操作条件下自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量,并根据稀相空间的轴向颗粒浓度获得了双组分混合颗粒的输送分离高度(TDH)。实验结果表明：混合颗粒在密相床的平均空隙率在小颗粒质量分数为0.4时存在一最小值;双组分混合颗粒的TDH随表观气速的增加而增大,随小颗粒质量分数的增加也增大。在自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量随表观气速的增加而增加,当表观气速小于0.6 m•s^-1时,随表观气速增加明显;当表观气速大于0.6 m•s^-1时,增加趋势减缓。而当表观气速小于0.5 m•s^-1时,双组分混合颗粒的饱和夹带量随小颗粒质量分数增加,变化趋势不明显;当表观气速大于0.5 m•s^-1时,则随小颗粒质量分数的增加而增大明显。通过对实验结果的分析,建立了双组分混合颗粒TDH的数学模型,模型值与实验值吻合较好。     

单孔射流流化床内颗粒混合特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系下,采用离散单元法对单孔射流流化床内颗粒混合特性进行了数值模拟。引入混合指数对床内轴向及径向布置的颗粒混合质量进行定量分析,并研究了不同表观气速、不同弹性系数对颗粒混合特性的影响。模拟得到了颗粒轴向及径向混合序列图、气体和颗粒速度分布、整床颗粒混合指数分布、参量变化时整床颗粒混合指数分布。结果表明:流化床床层内颗粒混合速度受颗粒内循环能力和颗粒扩散能力的综合作用。单口射流喷动流化床颗粒轴向混合速度主要由颗粒内循环速度决定,颗粒径向混合速度主要由颗粒扩散能力决定。表观气速增大时,颗粒内循环速度增加,从而加快了颗粒轴向混合进程,但对颗粒径向混合影响微弱;弹性系数增大时,颗粒混合速度及混合质量均下降,并且弹性系数增大对颗粒径向混合进程影响小于颗粒轴向混合。     

湍动流化床中的颗粒减速现象

采用PV6D型光纤探针测量了直径为200 mm与95 mm的2套湍动流化床装置中的颗粒速度分布,据此将湍动床在轴向上分成6个区域,分析了上部出口减速区与下部过渡段减速区的产生机理,考察了流化段高度、静床高、表观气速对颗粒减速区的影响。结果表明:上部减速区是扩大段所产生的,下部减速区则是由于固含率急剧变化所引起的;随流化段高度减小,上部减速区下降,相邻的充分发展区与加速区缩短乃至消失;下部减速区的位置随静床高的增加而升高,随表观气速的增大而下移,与过渡段的变化趋势一致。     

灰熔聚冷模流化床中双组份体系颗粒分离特性的研究

本研究采用了等密度及不等密度的三种双组份混合体系，考察了不同分离气速及不同原始配比时沉积组份的分离效率和分离速率；给出了这两种分离特性的定量关联式；提供了达到高效分离（分离效率大于90％）的气速选择范围；得到的分离速率的定量方程能成功预测实际焦粉－灰球混合体系的实验结果，为实际灰熔聚气化炉中分离柱的高效稳定操作提供了依据     

Mixing–segregation phenomena of binary system in a fluidized bed

A study on mixing–segregation phenomena in a gas fluidized bed of binary density system was performed by analysis of the residence time distribution and mixing degree. The effect of particle mixing on the residence time distribution and solid mixing was studied in a binary particle system with different densities. Residence time distribution curve and mean residence time of each particle were measured according to the flotsam particle size, mixing ratio and gas velocity in a gas fluidized bed (0.109 m I.D., 1.8 m height). The characteristics of residence time distribution and the deviation of mean residence time of each particle are consistent with previous mixing index based on the axial concentration of jetsam. From this study, mixing index of binary particle system with different densities should be considered by not only axial concentration distribution of jetsam particle but also characteristics of residence time distribution. This result suggests that the solid movement by fluidization gas is more important than solid axial dispersion.     

振动流化床双组分颗粒的混合与分离

研究了振动流化床中颗粒的轴向浓度分布及最小流化速度,根据不同操作条件下最小流化速度的实验值,定义了最小流化速度的计算式;同时考察双组分颗粒混合与分离情况,根据实验结果,修正了Ｎｉｅｎｏｗ定义的双组分颗粒的转变气速,并与实验值相符。     

振动流化床中双组份颗粒分离特性

在圆柱形振动流化床中,对13种体系进行了双组份颗粒分离特性的研究. 通过分析上部与下部沉积组份的浓度,采用Williams的分离系数作为目标值,考察了振动参数及操作参数对分离特性的影响. 根据实验结果,采用Zhang–Peng分离判别系数与振动强度的综合来判定分离体系.     

Segregation in a stirred fluidized bed

A bed of particulate solids supported by an upward current of gas can be stirred at moderate power input per unit volume using thin horizontal rods mounted on a vertical shaft. The bed is fluidized, but bubbles are suppressed below a critical value of the fluidizing velocity. Stirring increases bed bulk density and reduces the minimum fluidizing velocity. Segregation in a stirred fluidized bed is enhanced with both flotsam and jetsam tracer particles, but the rate of segregation is reduced with flotsam tracers. The stirred fluidized bed may be useful as a device for dry separation of solids.     

基于双流体模型的流化床模拟

从单相流体力学中描述气体流动的Navier-Stokes方程和单颗粒运动的Newton方程出发,使用比较严格的体积平均法推导出描述气固两相宏观流动的模型方程组并设法确定了模型参数,把该方程组加以简化,能得到Gidaspow、Blake和Davidson等人的模型方程,初步证明了模型的正确性,求解使用了经本文改进的基于控制容积有限差分的IPSA方法,编制了通用程序,模拟了二维射流流化床中浓密气固两相的流动,并计算出射流的穿透深度。     

基于双流体模型的流化床模拟

从单相流体力学中描述气体流动的Navier-Stokes方程和单颗粒运动的Newton方程出发,使用比较严格的体积平均法推导出描述气固两相宏观流动的模型方程组并设法确定了模型参数,把该方程组加以简化,能得到Gidaspow、Blake和Davidson等人的模型方程,初步证明了模型的正确性,求解使用了经本文改进的基于控制容积有限差分的IPSA方法,编制了通用程序,模拟了二维射流流化床中浓密气固两相的流动,并计算出射流的穿透深度。     

EFFECT OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTION ON LOCAL VOIDAGE IN A BENCH-SCALE CONICAL FLUIDIZED BED DRYER

The effect of particle size distribution (PSD) on local voidage has been investigated in a conical fluidized bed containing dried placebo pharmaceutical granule. For each of the five PSDs examined, the static bed height was varied between 0.12 and 0.17 m and the superficial gas velocity was varied between 0.05 and 0.75 m/s. The local voidage was measured using a twin-plane electrical capacitance tomography (ECT) system. A wide PSD containing 12 wt% solids with a diameter of 2 mm or larger resulted in two different types of gas flow: an annular gas flow up to a gas velocity of 0.50 m/s and a centrally concentrated gas flow above 0.50 m/s. The mixtures containing less coarse material exhibited a centrally concentrated gas flow surrounded by a dense phase at the walls of the bed over the entire range of gas velocities and bed heights examined. Consideration of previous work by other researchers suggests that the behavior of the wide PSD mixture is due to segregation at the lower velocities. The local voidage was sensitive to small changes in static bed height. For the wide PSD mixture at a fixed gas velocity, the gas tended to spread more uniformly over the bed cross-section as static bed height increased. The opposite was true of the other mixtures, i.e., the gas flow became more centralized with increasing bed height.