负压差立管内气固两相流的流态特性及分析

对于出口插入密相床的立管，管内气固两相的流动特点是下行的颗粒速度大于气体速度和颗粒的逆压差流动，颗粒下行是一个减速运动过程. 管内的气固两相流的流态有两种形式，当GsGsc时，流态是浓相输送流态，气流下行. 两种流态可以互相转变，主要取决于颗粒质量流率的大小. 负压差立管的流态变化与气固两相之间滑落速度和轴向压力的变化密切相关，滑落速度随颗粒质量流率的增加逐渐减小，而轴向压力则逐渐增大以平衡立管的负压差.     

负压差立管气固流动的不稳定性实验分析

负压差立管内气固两相流具有流动的不稳定性,比较典型的是颗粒流量的不稳定性. 实验表明这种不稳定性主要有两种形式,一种是流量偏移,流量从一个值逐渐或突然转变为另一个值,这种现象一般发生在立管的入口或出口,是颗粒失流化架桥产生的;另一种是流量振荡,流量在一定的范围内发生波动变化,即低频脉动流动,这是颗粒逆压力梯度流动压缩气体造成的. 负压差立管气固流动的不稳定性对工艺过程的运行具有潜在的危害性.     

负压差立管下料过程压力脉动的传递性实验与分析

在高13m大型循环流化床装置上,对φ150 mm×900 mm负压差立管内气固两相流的动态压力进行了轴向多点测量,并用标准偏差进行了分析,主要研究立管下料过程的动态传递特性.实验表明负压差立管内存在明显的压力脉动现象,这种压力脉动具有一定的传递性.颗粒质量流率比较小时是稀密两相共存流态,稀相区的压力脉动主要受进料流量振荡的影响,向下传递;密相区的压力脉动主要受立管的波动性排料影响,向上传递;随着颗粒质量流率的增加达到浓相输送流态时,上部是连续式浓相输送流态,下部是密相波浪式输送流态,立管的压力脉动主要受进口流量振荡和排料过程压缩气体作用,向下传递.对立管的压力脉动进行标准偏差分析表明脉动压力传递沿颗粒的流动方向上具有幅值增大特性.在立管内流态从稀密两相共存流态转变为浓相输送流态时,由于颗粒压缩气体分量最大,压力脉动幅值最大,减小或增加颗粒质量流率,压力脉动幅度均降低.     

循环流化床下行管内气固两相流流体力学模型与数值模拟

从流体力学和湍流理论出发，将ｋ－ε模型运用到气固两相流动体系中，建立了气固两相湍流模型。模型计算得出的轴径向颗粒浓度及速度与实测值相吻合，为下行管的设计放大提供了理论依据。     

气固循环流化床负压差下料立管的压力脉动特性

通过对气固循环流化床负压差下料立管的压力测量,分析了立管下料过程的压脉动特性。负压差下立管内的颗粒由立管上部的低压端流向下部的高压端的过程中,对所夹带的气体产生压缩导致了立管内气固两相流动的不稳定性,表现为立管压力的脉动以及颗粒下行速度的波动和密度分布的不均匀。压力脉动的幅度随负压差的增加而增大。     

下行气固两相流与管内壁间的摩擦压降

在较宽的操作条件范围内系统测试了下行床床层压力降,获得气固两相流与管内壁间的摩擦压降,提出了下行气固两相流与管壁间摩擦压降的计算模型。结果表明,在下行床的充分发展段,气固两相流与管壁间的摩擦导致表观颗粒浓度显著小于真实颗粒浓度;当表观气速大于8 m·s^-1时,气固两相流与管壁间的摩擦压降接近甚至超过气固两相流重力产生的静压降。在采用压差法测试下行床中的平均颗粒浓度时,如忽略气固两相流与管壁间的摩擦,则可能导致显著的偏差。下行气固两相流与管内壁间的摩擦压降主要来自于颗粒与管壁间的摩擦。颗粒直径对气固两相流与管壁间摩擦压降的影响随着操作气速的提高逐渐减弱。采用提出的摩擦压降模型对表观颗粒浓度进行修正后,预测值与实验值吻合较好。     

负压差立管插板阀调节颗粒质量流率的实验分析

在大型循环流化床装置上,通过改变负压差立管上的插板阀的开度,测定不同颗粒质量流率条件下插板阀上下的流态和脉动压力,以此分析插板阀对下料过程颗粒质量流率的调控机制。实验结果表明,对于立管的下料过程插板阀的开度存在一个临界开度,将插板阀的开度范围划分为非可控制区和可控制区。当插板阀的开度大于临界开度时,处于非可控制区,不能进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上下的流态一致,脉动压力曲线相似;当插板阀的开度小于临界开度时,处于可控制区,可以进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上的流态是移动床,阀下的流态是雨状下落流,上下的脉动压力曲线不同。     

上行气固两相流充分发展段流动行为的相似特性

在10.5 m高气固循环流化床实验装置上,在对提升管内的轴向压力梯度和局部颗粒浓度进行实验测试的基础上,结合部分文献上的实验数据,研究了上行气固两相流充分发展段在不同操作条件下气固两相流动行为的相似特性.结果表明,所提出的经验相似准则能表征上行气固两相流充分发展段在不同操作条件下流动行为的相似性,并且该经验相似准则独立于实验装置系统.对于同一上行气固两相流系统,只要操作参数按该相似准则同步变化,气固两相流在充分发展段就具有相似的宏观和微观流动行为.     

循环射流流化床立管中气固流动实验研究

立管是气固循环系统的重要组成 ,其复杂性在于存在着各种流动体系。实验中循环射流流化床选用的循环立管结构是在其末端安置水平挡板作为限流构件 ,考察了水平挡板高度、加料量、射流气速等对立管料柱平衡高度的影响 ;采用气体示踪法测定了颗粒在立管中的流动速度和气体速度 ,并与立管中空隙率进行了关联 ,进而提出预测循环立管移动床流动状况的方法     

CFB煤燃烧／热解双反应器立管内气固流动模型分析

在循环流化床（CFB）煤燃烧／热解双反应器冷态实验装置上,以硅胶和电厂锅炉灰为实验物料,考察了立管内的气固流动特性,其中立管的内径44mm、高3m。研究结果表明,立管内的气固流动形态为移动床流动,Leung的立管流动模型适合对该系统中立管内移动床流动的描述,经拟合分别得到了立管内气、同速率以及气同相对速率与固体速率之间的经验方程,对热态实验过程中判断立管内的气固流动型态以及料封的稳定性均具有一定的参考价值。     

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

引　言两相流流型的实时显示和空隙率的在线测量对两相流系统的控制、运行乃至机理研究等均具有重要意义 ,一直是两相流领域中重要的研究方向 .现已提出多种实现流型显示和空隙率测量的方法 ,例如用于流型显示的核辐射线法和光学法 ,用于空隙率 (或浓度 )测量的机理估算法、核辐射线法、电学法、光学法、微波法、热学法和核磁共振法等 ,但是总的来讲还未能满足应用要求 ,实际应用的例子也较少[1] .电容层析成像 (ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ,简记ＥＣＴ)技术由于可在不干扰流场的情况下获取反映两相流…     

负压差移动床立管料斗架拱实验研究

通过测量散体颗粒在负压差移动床立管料斗中静态拱宽度及分析散体性质、料斗形状和操作条件对料斗静态拱宽度的影响，得出当散体颗粒６４３．５ｋｇ／ｍ３≤ρｂ≤１０８５ｋｇ／ｍ３２６．７°≤θｒ≤３２．９°２２．４°≤δ≤３４．６°在负压差移动床立管的锥形料斗０°＜α≤２８．１°中形成静态拱时，其宽度可以通过下面的关联式求得：ＤｃａｌＤｓ＝０．２３８θｒδ０．１５８α－０．２７２（－ｄｐ／ｄｈ）ρｂｇ０．３８８     

灰熔聚流化床气化炉内气固两相流的数值模拟

应用欧拉双流体模型模拟了某化肥厂现运行的灰熔聚流化床煤气化炉(用ICC表示)内的气固两相流动行为,得出了所模拟ICC的合理流化气速与喷动气速的速度范围及匹配关系:流化气速不能太小,否则布风板区域会出现死区;流化气速也不能太大,否则将失去ICC的设计运行特点.当流化气速一定时,随喷动气速的增加,搅动混合增强,但过大的喷动气速会使床内的流动结构出现腾涌,不利于ICC的高效安全运行.     

加压下规整填料塔内气液两相流返混的实验研究:气相返混系数

规整填料因具有生产能力大、分离效率高、压降低、操作弹性大、持液量低等诸多优点 ,目前已被广泛应用于精馏、吸收及萃取等多种化工单元操作中 .通常只在常压或减压条件下操作 ,而在高压或大液相负荷下 ,因流体物性的变化及流动状态的改变 ,使塔内产生严重的返混 ,塔效率显著降低 .因此 ,研究加压下规整填料塔内流体的流动状态具有重要意义 .对于加压下填料塔内气相返混的研究 ,中国台湾的ＴａｎＣｈｕｎｇ -Ｓｕｎｇ[1] 在低实验气速 (0 .0 0 2～ 0 .1ｃｍ·ｓ- 1)下做过初步的研究 ,其实验填料为散堆填料 .Ｋｕｒｔｚ[2 ] 在这方面的研究…     

气固流化床流型特性及其识别的复杂性研究

运用复杂性C2、涨落复杂性Cf及Lempel-Ziv复杂性C(n)等复杂性参数对气固流化床压力脉动信号进行分析,研究它们随流化床操作气速增大历经不同流型的变化趋势并将结果作了比较,进一步探讨了流化床流型特性的内在规律性,研究结果表明,在起始流化致鼓泡态转变的过程中,气－固体系会进行一种所谓的“重构”现象,并证实了气泡的存在是影响压力脉动信号复杂性的重要因素,同时实验显示复杂性参数能明确地指示固定床,鼓泡流化及湍动流化等不同流型之间的转变过程,为流型识别提供了新思路。     

非均匀气固两相系统中多尺度传质模型

建立了适用于气固循环流化床的多尺度传质模型 .从过程与尺度的角度出发 ,将非均匀气固两相流中的传质过程分解为静态与动态的过程 ,并将前者分解为稀相内、密相内以及稀密相间 3个尺度下的传质 ;在用多尺度能量最小 (EMMS)模型求解已知物系性质和操作条件的非均匀气固两相流体动力学参数的基础上 ,借助于前人的研究结果 ,利用相对滑移速度、空隙率等参数求解传质系数 ,求得轴向的浓度场分布 ,并讨论非均匀两相流动结构对传质效率的影响     

MULTI-SCALE MASS TRANSFER MODEL FOR GAS-SOLID TWO-PHASE FLOW

This article is devoted to analyzing the mass transfer in heterogeneous gas-solid flow by means of structure and process decomposition. A multi-scale mass transfer model was developed on the basis of the hydrodynamics calculated from the so-called EMMS model. This resulted in the predictions of the steady-state two-dimensional concentration distributions of sublimated substance as well as total mass transfer coefficient for circular concurrent gas-solid contactors. The predictions were validated by experimentally measured (via an on-line HP GC-MS system) axial concentration distributions of sublimated naphthalene in air in a circulating fluidized bed riser 3.0 m in height and 72 mm in diameter. The experiment also obtained mass transfer coefficients comparable to theoretical predictions under conditions with various gas velocities, solid circulation rates, particle sizes, and active material fractions in the particles. Both the theoretical and experimental results demonstrated that the heterogeneous flow structure prevailing in the concurrent gas-solid flow greatly influenced the flow's mass transfer.     

MULTI-SCALE MASS TRANSFER MODEL FOR GAS-SOLID TWO-PHASE FLOW

This article is devoted to analyzing the mass transfer in heterogeneous gas-solid flow by means of structure and process decomposition. A multi-scale mass transfer model was developed on the basis of the hydrodynamics calculated from the so-called EMMS model. This resulted in the predictions of the steady-state two-dimensional concentration distributions of sublimated substance as well as total mass transfer coefficient for circular concurrent gas-solid contactors. The predictions were validated by experimentally measured (via an on-line HP GC-MS system) axial concentration distributions of sublimated naphthalene in air in a circulating fluidized bed riser 3.0 m in height and 72 mm in diameter. The experiment also obtained mass transfer coefficients comparable to theoretical predictions under conditions with various gas velocities, solid circulation rates, particle sizes, and active material fractions in the particles. Both the theoretical and experimental results demonstrated that the heterogeneous flow structure prevailing in the concurrent gas-solid flow greatly influenced the flow's mass transfer.     

气固流化床压力脉动信号的Wigner谱分析

用Wigner谱首次对气固流化床压力脉动信号进行时频二维分析,压力脉动信号的强非平稳性得到了证实.在Wigner谱平面中定义了局部频峰加权平均频率参数,从实验角度研究了流化床气速、静床高对压力脉动信号加权平均频率的影响.结果表明,它具有比传统的功率谱主频好得多的统计重复性,能更准确地反映气泡相的特性.     

液固循环流化床两相流动模型

引　言流化床换热器具有防、除垢和强化传热等优点 ,在化工、食品、海水淡化、废水处理等领域具有广阔的应用前景[1].目前 ,流化床换热器历经散式流化床、内循环流化床 ,已发展到外循环流化床换热器[2 ],它要求在较稀的颗粒浓度 (颗粒浓度小于 5% )、较高的流速 ( 1～ 3ｍ·ｓ- 1)下操作 .流化床换热器中液体流动及颗粒运动状态的研究对流化床换热器的设计和操作具有重要意义 ,但人们对循环流化床换热器中颗粒运动情况的研究还很缺乏 .考虑到循环流化床换热器中的每根换热管都可作为一个独立的循环流化床对待[3].本文试图建立一滑移速度模型…