压力脉动法预测声场流化床最小流化速度

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,采用压力探针研究了声场流化床FCC和石英砂颗粒的流化特性,考察了声压级和频率对颗粒最小流化速度的影响。结果表明:无声场条件下,压力脉动标准方差随表观气速的增大而线性增大,声场的引入可以显著降低颗粒最小流化速度,声压级越大颗粒的最小流化速度越小;固定声压级改变声波频率,发现频率在300 Hz时颗粒最小流化速度最小。对不同声场条件下最小流化速度进行拟合,得到了声场流化床最小流化速度预测关联式。     

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响，研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高，以Geldart B类和D类颗粒为实验物料，进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明，搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响，但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大，压力脉动的标准偏差减小，最小鼓泡速度增加. 最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后，压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率，流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.     

声波对流化床内水平射流的影响

在内径140 mm,高1600 mm的声场射流流化床中,以催化裂化催化剂(FCC)和石英砂颗粒为床料,采用光导纤维探针测定了水平射流的射流深度和不同轴/径向位置的颗粒浓度分布。结果表明:射流深度随射流气速、流化数和射流管径的增大而增大,随床料平均粒径和密度的增加而减小,声场的引入可以增大射流深度。声压越大射流深度越大;声波频率在150 Hz时射流深度最大。颗粒浓度沿轴向高度的增大而增大,声波对射流区颗粒浓度没有影响,鼓泡区颗粒浓度随声压级的增大而增大,随声波频率的增大先增大后减小。     

非等密度颗粒气固流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学与离散单元法相耦合的CFD-DEM方法对两种表观气速下三维非等密度颗粒流化床内的气固运动进行了数值模拟研究,对比了两种气速下流化床内颗粒的分层和混合现象,发现在非等密度颗粒流化床内,有不同程度的颗粒分层现象存在。当表观气速较低,处于最小密度颗粒的临界流化速度和最大密度颗粒的临界流化速度之间时,颗粒体系出现了较为明显的分层现象,整体上为重颗粒在下、轻颗粒在上的分层结构;当表观气速较高,大于最大密度颗粒的临界流化速度时,分层现象不再明显。采用Lacey混合指数分析了流化床内颗粒之间的混合状况,发现颗粒密度差越小,混合指数越大,越难分离;颗粒密度差越大,则混合指数越小,分离越完全.     

微小液固流化床的流化特性

在高405mm、直径15mm的微小液固流化床中,以水为流化介质,3组不同颗粒为床料,考察了填料高度、颗粒粒径及密度对床层膨胀、液速-压降曲线、最小流化速度和流化质量的影响。实验结果表明:随流速的增大,微小流化床依次出现了固定床、均匀膨胀及流体输送3种流型。各流型操作流速范围不受填料高度影响,但随着颗粒粒径及密度的减小,均匀膨胀区的流速范围减小,最小流化速度降低。随填料高度的增加,床层膨胀率降低,且流化质量提高;颗粒粒径和密度越小,床层膨胀率受液体流速的影响越明显,获得的流化质量越高。     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

增压富氧循环流化床的二维流动模型北大核心

建立了增压富氧循环流化床的二维流动模型,将增压富氧循环流化床炉膛分为下部密相区和上部稀相区,同时考虑气固轴向和径向变化。模型针对3002／70再循环烟气（RFG）富氧气氛,5mm颗粒粒径,在温度范围20～1000℃,压力范围0．1～6．0MPa下,计算了增压富氧循环流化床的流动特性,主要分析压力和温度对临界流化速度Umf的影响以及压力对环形区厚度6,床层空隙率8和颗粒浓度分布8。的影响。计算结果表明：随着压力的升高,临界流化速度不断减小,环形区厚度变薄,空隙率降低,颗粒浓度增大。随着温度的升高,临界流化速度先增大后减小,且床层压力越大,迭到峰值所需的温度越高。     

增压富氧循环流化床的二维流动模型

建立了增压富氧循环流化床的二维流动模型,将增压富氧循环流化床炉膛分为下部密相区和上部稀相区,同时考虑气固轴向和径向变化。模型针对30O2/70再循环烟气(RFG)富氧气氛,5 mm颗粒粒径,在温度范围20~1 000℃,压力范围0.1~6.0 MPa下,计算了增压富氧循环流化床的流动特性,主要分析压力和温度对临界流化速度Umf的影响以及压力对环形区厚度δ,床层空隙率ε和颗粒浓度分布εp的影响。计算结果表明:随着压力的升高,临界流化速度不断减小,环形区厚度变薄,空隙率降低,颗粒浓度增大。随着温度的升高,临界流化速度先增大后减小,且床层压力越大,达到峰值所需的温度越高。     

小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟

为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础.     

生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟

为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM(discrete element method)模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。     

流化床射流区域颗粒浓度分布的实验研究

为了掌握操作条件对流化床射流区域颗粒浓度分布的影响,应用光纤颗粒浓度测量系统,对直径为1 m的半圆射流流化床射流区域颗粒浓度分布进行了考察,以聚苯乙烯颗粒为物料研究了不同操作状况(环管气速,射流气速和分布板气速)对流化床射流区域时均颗粒浓度分布的影响,分析了不同操作工况下颗粒浓度分布变化的规律.结果表明:在3种气速共同作用下射流区域颗粒浓度在径向上逐渐增大,在轴向上随着气泡的逐渐增大到崩塌其颗粒时均浓度逐渐降低.由于射流气速增加导致射流深度增加,继而固体颗粒的循环速率增大,射流区颗粒的体积浓度随射流气速的增加先降低后增大.随着分布板气速的增加射流区域时均颗粒浓度增大,环管气速增加其射流区颗粒浓度逐渐降低.     

基于声波信号混沌分析的气固流化床故障诊断

为了考察流化床内颗粒团聚结块的过程，提出了一种气固流化床团聚结块的判据。利用声发射检测技术，测得颗粒碰撞流化床壁面的声波信号，结合混沌特性分析，计算由混沌特征参数关联维数和K熵得出的故障系数.通过在外加热气固流化床冷模装置和工业流化床中试装置中，对聚乙烯团聚结块的声波信号的混沌特征参数的演化规律的考察，发现随着床内大颗粒的增多，故障系数明显上升.研究结果表明，根据故障系数的变化，声发射检测技术能有效、准确地预测和诊断气固流化床中的团聚结块.     

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。     

常规声压与声矢量信号非整数维谱性能比较研究

为解决高阶谱算法复杂、计算量大和声压信号有限的抗干扰能力问题,提出了声矢量信号非整数维谱分析方法.利用可抑制高斯和对称分布噪声的高阶累积量非整数维谱对目标辐射噪声声压信号和声矢量信号进行了特征分析.分别采用功率谱图和三维动态谱图方法对常规声压和声矢量信号非整数维谱性能进行了直观比对.为获得定量分析结果,分别对不同背景噪声环境条件下,不同输入信噪比的常规声压与声矢量信号非整数维谱的轴频PBR及PD进行了详细计算.结果表明,声矢量信号非整数维谱特征提取与轴频检测能力优于常规声压信号,为高阶统计量应用于声矢量信号处理提供了一条途径.     

Analysis and evaluation on pressure fluctuations in air dense medium fluidized bed

Pressure fluctuations contribute to the instability of separation process in air dense medium fluidized bed, which provides a high motivation for further study of underlying mechanisms. Reasons for generation and propagation of pressure fluctuations in the air dense medium fluidized bed have been discussed.Drift rate and collision rate of particles were employed to deduce the correlation between voidage and pressure fluctuations. Simultaneously, a dynamic pressure fluctuation measuring and analysis system was established. Based on frequency domain analysis and wavelet analysis, collected signals were disassembled and analyzed. Results show gradually intensive motion of particles increases magnitudes of signal components with lower frequencies. As a result of violent particle motion, the magnitude of real pressure signal's frequency experienced an increase as air velocity increased moderately. Wavelet analysis keeps edge features of the real signal and eliminates the noise efficaciously. The frequency of denoised signal is closed to that of pressure signal identified in frequency domain analysis.     

外加声场对气固流化床A类颗粒动力学影响的数值研究

在内径0.14 m,高1.6 m的气固流化床中,以空气和FCC颗粒为气相和固相,运用商业模拟软件Fluent 6.2,通过自编C语言程序,将声场模型与Fluent 6.2中的传统模型结合,研究了径向颗粒浓度分布、轴向压力波动均方根(pRMS)和颗粒温度,分析了声场对床内气固流动状态的影响。结果表明:鼓泡床密相区径向颗粒浓度呈抛物线分布,声场的加入增大了轴向颗粒浓度,减小了气泡尺寸;pRMS随声压级的增大而增大,说明气泡形成与破裂频率加快;颗粒温度也随声压级的增大而增大;模拟结果与实验值吻合较好。     

流化床内颗粒大小的模糊检测

水文提出了一种流化床内颗粒平均直径的新型检测方法,检测流化床内压力波动信号,经过功率谱分析并借助于模糊数学对流化床内颗粒大小进行检测。实验证明:这种方法检测手段可靠、数据处理方便、检测精度高。可用于工业流化床内颗粒大小的在线检测。