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。     

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.     

振动流化床中颗粒分离的适宜操作条件

在振动流化床中研究等密度和非等密度双组份体系的颗粒的分离／混合情况，考察振动参数、气速以及床高对颗粒分离的影响，指出在小振幅和小振动强度条件下混合物的分离趋势最大，同时床高略微影响颗粒的分离。根据实验结果，得出振动条件下适宜的操作气速，并在此气速范围内，修正了ＺｈａｎｇａｎｄＰｅｎｇ所定义混合／分离操作判据。     

喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学-离散单元法（CFD-DEM）模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述. 通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响. 结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速. 颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性. 在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合.     

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。     

以焦末为载体的生物流化床流体力学与传质性能研究

为考察自制以焦末为载体的生物流化床水力学与传质性能,研究了不同流化料焦末量、表观气速、表观液速对床层压降、气含率以及体积氧传质系数KL a的影响.结果表明:随着表观液速的增加,床型依次分为固定床、膨胀床、传统流化床和循环流化床.在传统流化床区域,床层压降最大且基本保持不变.气含率随着流化料焦末量的增加而增大,随表观液速的增加而减小,随表观气速增大呈指数增大.在实验范围内,气含率与表观气速的拟合方程为ε=2.60U0.88.KL a随着流化料焦末量的增加先增大后减少,随着表观气速的增加而增大.     

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。     

低密度多孔颗粒在三相循环床中的流动特性研究

为了开发一种能耗低、操作方便、成本低、处理能力大、占地面积小的三相流化床用于废水处理,实验研究了以高比表面积、低密度的高分子载体为固相的三相外循环流化床的流动特性。实验结果表明,当提升管内总固含量在5%～25%之间时,静止液流操作条件下的颗粒最小流化速度在0.87×10-3～2.2×10-3m/s内;非循环及循环条件下起始输送速度分别在1.0×10-2～1.6×10-2m/s和5.2×10-3～7.1×10-3m/s内;床内固含率的变化对气含率的影响很小;表观气速超过0.04m/s以后固含率基本不随表观气速改变。这些优点对三相床在废水处理中的应用具有重要意义。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

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．     

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.     

Effect of the distributor plugging ways on fluidization quality and particle stratification in air dense medium fluidized bed

Gas-solid fluidized bed separation is a highly efficient and clean technique for coal separation, and can effectively remove ash and sulfur contained gangue minerals from coal. However, the fine coal plugging distributor often leads to uneven fluidization and affects the separation effect. In this paper, different plugging ways were designed to study their effects on the fluidization characteristics and particle mixing. It was found that when the plugging phenomenon occurs, the minimum fluidization velocity of the fluidized bed gradually decreases as the plugging area enlarges. The difference between the top and the bottom of the bed minimum fluidization velocity increases accordingly, and a “stagnation phenomenon” occurs in the bed. The standard deviation of pressure fluctuations at the top of the bed is smaller than that at the bottom of the bed, which is the opposite of normal conditions. As the area of the plugging increases, the dead zone on the side wall of the fluidized bed significantly increases. The size of the dead zone is rapid reducing at the initial stage. It was noticed that the stratification of the low-density products is particularly affected by plugging, whereas the stratification of high-density products is not obviously influenced by certain conditions.     

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.     

干扰流化床中细粒煤散式流化特性数值模拟研究

为提高干扰流化床对细粒煤的分选性能,采用数值模拟方法,考察了细粒煤在流化床中的散式流化特性.计算结果表明,颗粒分层行为对水速变化较敏感,流化床可调操作参数较少,仅依靠水速调节,难以实现细粒煤高效分选.对于多组分细粒煤(粒度0.75,0.35mm,密度1.4,1.7,2.0g/cm3),床层密度不均匀,在轴向逐渐降低,分选密度为1.67g/cm3时,可能偏差E值为0.24,分选精度较低.提出一种由多个截顶倒圆锥形多孔板组成的内构件,在相同条件下,带内构件干扰床强化了颗粒的密度分离,E值达到0.14;同时,多孔板可防止高密度颗粒在其表面黏附.因此,该内构件有效提高了普通干扰床的分选性能.