方形气固流化床中局部颗粒速度实验研究

对FCC颗粒在截面尺寸为368mm的方形流化床中研究了局部颗粒速度分布的基本行为。实验利用光纤探针测试了三个不同轴向高度的颗粒速度分布和静止床层高度对颗粒速度分布的影响。结果表明：截面局部颗粒速度随表观气速Ug的增大同步增加,颗粒速度沿截面分布不均匀。在截面中心区,局部颗粒速度随Ug增加而增加,上行颗粒速度增加更为显著。在边壁区,低气速时上、下行局部颗粒速度随Ug增加而增加且增幅相近;高气速下局部颗粒速度表现出显著的波动过程。静床高度增加,对上行颗粒速度影响明显,但随着气速增加影响减弱。     

鼓泡流化床气固两相流动特性数值模拟

为了研究鼓泡流化床内气固两相流动特性,采用数值模拟的方法,对Fushimi等人的冷态实验过程进行模拟,建立了合理的TBCFB气化炉气固两相流动系统模型,基于欧拉双流体模型,以ANSYS嵌套的FLUENT17. 0,作为数值模拟计算的基础平台,模拟TBCFB(三级流化床)气化炉系统中鼓泡流化床气固两相流动过程及分析其流动特性。结果主要分为3部分:鼓泡床表观速度对流动质量有重要影响,速度越低,越有利于床内气泡与床料充分接触;比较不同高度,不同配比两种颗粒温度变化特点,发现床层高度越高,颗粒温度越大;颗粒浓度增加,其颗粒温度降低,反之增加。     

鼓泡流态化燃烧气固流态与NOx浓度的关系规律

针对在流化床中密相区的气固流动行为与污染物NOx之间关系规律和影响机制的问题,本文借助鼓泡流化床反应器,研究了准东煤和柏木在不同床内温度、流化风速和给料速率条件下燃烧时烟气中NOx的浓度,并利用功率谱密度分析法分析了流化床内气固流态.结果 表明,随着温度的升高,床内流化气体密度降低,使得床内截面气速增加,鼓泡流态化更加...     

鼓泡流化床内颗粒速度分布的研究

在内径0.185m 的鼓泡床内,采用PV-5A型速度仪考察不同表观气速下两种粒径GeldartB类物料(玻璃微珠)在不同轴向位置颗粒速度径向分布规律。结果表明,在床层底部颗粒速度分布与分布器设计密切相关,而远离分布器的上部区颗粒速度主要受气泡行为影响,表现为中心区域大而边壁附近小,且随着表观气速的增大这种趋势变的更加明显;同时在这两个区域之间存在一个过渡区,该区域内分布器的影响明显减弱,导致颗粒速度的径向分布逐渐趋于一定的规律;而在相同轴向位置处颗粒速度变化幅值的影响会随着表观气速的增大变得剧烈。     

气固鼓泡流化床非稳态升温过程的实验研究

基于生物质气化需要满足一定的温度,气化前需要对气化炉进行预热,实验研究了预热空气温度为500℃、550℃、600℃,床层高度为200 mm、300 mm、400 mm流化床气化炉的预热规律。结果表明,随着床层高度的增加,床温稳定时温度呈升高的趋势;床温稳定时的温度随着预热空气温度的增加而增加。通过实验得到了流化床初始预热阶段的实验数据,完善了流化床的整个预热过程。     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律,对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下,求解了体积平均后的欧拉方程,并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒,统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布,并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明,DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上,颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰,而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大,气泡运动速度越高.     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

鼓泡塔内气液两相流速度分布

用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）详细测量了气液鼓泡塔内气液并流和气液逆流时的流速分布。鼓泡塔内为复杂的三维流动。气液并流时，在升力作用下气泡集聚在塔中心区。气液逆流时，气泡集聚在塔壁面附近。中心速度较大且随着表观气速的增大而增大，同时径向速度梯度也随之增大。塔壁附近出现返混区，零轴向速度发生在相对半径ｒ／Ｒ＝０．７左右。气液逆流时，在气泡诱导下，壁面附近液体流速与主流区方向相反，出现向上的速度。本研究为鼓泡塔放大设计和数值模拟提供了可靠的参考数据。     

气液固三相逆流湍动床流体动力学特性的三维数值模拟

基于多相流欧拉模型,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,数值模拟了轻颗粒流、液体间歇方式进料的三维气液固逆流三相湍动床的流体动力学特性,考察了床内颗粒的轴径向速度和固含率分布规律。模拟发现:床内颗粒流化时存在颗粒的汇集行为;颗粒由床中心向壁面运动,中心附近颗粒径向速度大,壁面附近颗粒径向速度小;颗粒轴向速度分布不均匀,呈"两头小中间大"的趋势;固含率壁面附近高,中心附近低,并随轴向高度增加而减小;床内平均固含率随表观气速或液体黏度的增加而减小。     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

振动流化床床层压降理论分析与实验研究

从振动流化床床层压降的物理意义出发,得出了振动流化床床层压降模型。提出振动流化床床层压降-流速曲线上存在第一、第二流化段,相应速度为第一、第二临界流化速度。并在二维振动流化床内,以不同粒径的玻璃珠为床料进行了实验研究,分析了振动及其它操作条件对床层压降的影响,并将模型计算得到的压降与实验结果进行了比较,结果表明模型预测与实验结果有较好的一致性。实验关联了振动能量传递系数的数学表达式,得到第一、第二临界流化速度时床层压降,并与其他研究者的结果进行了对比分析,结果显示本文的模型能得到更为可靠的预测结果。     

分形技术在气固流化床起始流化状态研究中的应用

基于分形技术研究了气固流化床从固定床向流态化床转变过程中压力波动信号的有关特性．目的在于寻求判断这种转变的方法．在将分数布朗运动(fBM)作为压力波动信号数学模型的基础上,采用R／S分析法从信号的时间序列中提取出Hurst指数,并观察它在不同表观气速下的变化．实验结果表明,信号的Hurst指数在起始流化速度附近有一个强劲的峰值,运用Hurst指数可进行起始流化速度的估计．     

循环流化床锅炉流体动力学研究

在循环流化床锅炉炉膛内，可分为湍流和快速床两个区域，本文论述了由鼓泡流化床与从气力输送状态向循环流化床转佛教吕的流体动力学现象，研究了湍流床开始出现到完全转化为湍流床及快速床时，炉内气体速度变化的规律和相应的计算公式。对转化过程中的主要影响因素，如床的当量直径，床温及固体颗粒供给速度等进行了深入试验研究。     

基于含晕气泡曳力模型的鼓泡床流化行为分析

气固鼓泡流态化系统具有非平衡、非线性的多尺度特征。为研究含晕鼓泡床内复杂流动行为,利用含晕气泡多尺度曳力模型对三维鼓泡床反应器开展数值模拟,获得不同位置颗粒速度与体积分数的变化规律。对颗粒体积分数时间波动序列进行小波变换,分析轴向和径向位置颗粒脉动和气泡波动的变化。结果表明:基于含晕气泡的多尺度曳力模型能够较好地预测床内流动状态,床内整体呈现颗粒在中心上升而沿壁面下落的环-核流动形式;与颗粒速度波动相比,颗粒体积分数的波动频率更高且更加难以分辨;小波分析获得的颗粒相和气泡相的波动强度沿床高增加,但随着靠近壁面逐渐减弱;A类颗粒鼓泡床内气泡更强烈的破碎与聚并行为,使径向气泡分布较为均匀,能量分率径向差异较小;入口流速的增大增强了颗粒径向分布的非均匀性,且增大了颗粒相和气泡相波动信号的能量分率。     

宽筛分颗粒高压热态最小流化速度的实验研究

在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,以4种不同平均粒径的宽筛分颗粒为实验物料,研究了在压力(0.1～4.5 MPa)和温度(20～800℃)范围内实验物料的最小流化速度。实验结果表明:在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小。而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料的种类的不同而有明显的差别。基于Ergun方程和床层受力分析,得到了最小流化速度的计算式,给出了高温高压宽筛分颗粒流化床最小流化速度合理计算步骤,并与其他研究者的关联式和实验结果进行了对比,结果表明本文提出的预测方法与实验结果吻合较好,相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。     

物体在流化床另的终端末速

对物体在流化床中的终端末速进行了实验研究和理论分析。结果发现,随着流化粒子粒度的增大,床层表观粘度增大,但只引入少量粗粒子对流化床表观粘度影响不大,物体上浮时受到的阻力要比下落时大一个数量级,平躺在气体分布板上的扁平状物体受到的浮力比理论计算值小得多,物体迎流面积大小受床中流化粒子横向流动影响,并非总以最小迎流面积上升和下沉,长条状物体在床层下部偏向于最小迎流面上升和下沉。     

提升管气固两相流中颗粒速度的实验研究

用新型 5 -光纤速度探头对 16m高循环床提升管 8个截面上的颗粒速度进行了直接测量。结果表明 :沿提升管轴向 ,颗粒速度径向分布不均匀性逐渐增加 ,并最终趋于较为稳定的抛物线分布 ;通常认为近壁区颗粒速度Vp <0的情形 ,只能在离开提升管底部一定距离且在Gs相对较高或Ug 相对较低的操作条件下才会出现。表观气速Ug 对颗粒速度的影响明显大于颗粒循环量Gs的影响 ,Ug提高 ,提升管内颗粒速度都将显著增加 ;提高Gs将使颗粒速度降低 ,但对提升管充分发展段中心区影响较小。     

液固流化床中物料属性对固体混合物分布的影响

利用窄粒度和窄密度分布的石英砂和细粒煤作为实验物料,在液固流化床中进行了两种物料混合物的流化实验研究.结果表明,轻物料的自由沉降速度大于重物料的自由沉降速度是颗粒群发生完全混合和反分层的必要条件,提出了双物料混合物能否发生完全混合的判据;在双物料混合物中,当两种物料的有效密度比与粒度比的比值(ρe1/ρe2)/(d2/d1)大于1.5时,两种物料才能发生完全混合,并且该比值越大,完全混合越容易发生.