双通道喷嘴渣油气化过程(Ⅰ)冷模实验

基于对3套8.53MPa双通道喷嘴渣油气化装置普遍存在的工程现象的思考,组织了模型气化炉冷态试验。测试了3种模型在6种射流速度下的停留时间分布,7种模型在2种射流速度下的速度分布。给出了停留时间分布密度函数、无因次半速度半径轴向增长、径向射流最大速度轴向衰减和径向速度分布计算公式。     

顶置单喷嘴气化炉旋流场特征研究

受限旋转射流流场特征的研究对顶置单喷嘴气化炉的开发、结构优化以及长周期稳定运行有重要意义。本文对不同旋流数下顶置单喷嘴气化炉内的速度场和停留时间分布进行了实验研究。结果表明：随着旋流数的增加,切向旋转速度显著增加,气化炉内轴向速度衰减加快,回流区减小;气量一定时,随着旋流数的增加,气化炉内气体的最短停留时间显著增加,停留时间标准差减小。     

德士古气化炉气化过程剖析（Ⅲ）—停留时间分布测试

介绍７种不同规格容器、６种工况下的停留时间分布测试结果，定性地分析了影响停留时间分布的因素，诸如射流速度、高径比、筒体直径与喷嘴直径比、出口阻力等。研究表明，德士古气化炉基本上趋于全混流，约有５０％左右的物料在平均停留时间之前离开炉膛，存在短路，停留时间不足一秒，已见物料逸出炉外。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

中心气流与环形气流作用下颗粒射流的流动与混合特性

采用PIV测速系统和高速摄像仪对同轴气固两相射流进行了实验研究,着重考察了同轴射流结构和旋流对颗粒流动与混合特性的影响。结果表明,环形气流作用下颗粒获得的轴向速度比相同条件下中心气流作用下的颗粒轴向速度大,且气固两相的混合效果更佳,在这两种同轴射流结构下,颗粒的轴向速度仅在靠近喷嘴的横截面上分布较为均匀。而旋流,特别是强旋的引入不仅可以促进远场区颗粒速度的均布,而且能够有效地改善两相混合效果。     

喷嘴射流在气固提升管内的扩散和混合行为

为获得不同形式射流在提升管内的扩散特征和气固混合行为,利用气体示踪技术,在大型提升管冷模实验装置中考察向上和向下倾斜两种射流的影响。通过引入射流特征浓度获得射流相在提升管内的分布特征,通过计算停留时间方差获得提升管内射流的局部停留时间分布特征,根据停留时间方差与操作条件及轴向高度的拟合结果计算射流影响区高度。结果表明,斜向下的射流进入提升管后沿径向分布更均匀,且可使混合流体在较短的距离内实现由近似“全混流”到近似“平推流”的过渡,与斜向上的射流相比,向下倾斜的射流可缩短射流混合区高度约50%。     

二维三相循环流化床液体停留时间分布的研究

用脉冲示踪法对二维三相循环流化床液体停留时间分布(RTD)进行了测定。在气速2～3m／s,液体循环量0～0．35m^3／h,固体循环量1．5～1．75g／s的范围内测得的液体停留时间分布曲线均有明显的3峰分布。其中前两峰分布是由于提升管中颗粒与液体之间和液体与气体之间共同作用改变了液体轴向速度分散程度的结果。第三个峰的分布是由于液体进入循环仓循环后在出口处检测的RTD曲线,并且提出一维两组分扩散物理叠加模型,模型的预测结果与实验获锝的RTD曲线平均误差小于5％,可较好地描述提升管中液体停留时间分布曲线。     

不同形状喷嘴的射流流动与卷吸特性

在不同雷诺数下,基于ANSYS Fluent 6.3软件对圆、椭圆、正方、十字、三角5种形状喷嘴的射流卷吸特性进行数值模拟,分析了轴向射流时均速度分布. 结果表明,三角形喷嘴的射流轴向最大时均速度最大,不同形状喷嘴的射流轴向最大时均速度均随轴向位置增大呈幂函数关系衰减;射流穿透深度与雷诺数和弗劳德准数存在多元线性关系;随轴向位置增大,射流横截面形状由初始段内喷嘴形状逐渐向圆形转化并最终扩展为圆形边界;射流轴线速度半值宽随轴向位置增加呈线性增大趋势,三角形喷嘴的卷吸率是十字形喷嘴的1.92~2.32倍.     

气化炉停留时间分布的数学模型

本文给出了高径比、筒体出口通道面积各异的模型气化炉在不同射流速度时的冷态停留时间分布测试结果,提出了无因次停留时间分布密度函数的数学模型及参数估计值。     

轴流桨搅拌槽内轴向流动速度的研究

为研究轴流桨搅拌槽内轴向速度的分布,在直径为300 mm的平底圆筒搅拌槽内,采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对轴流式搅拌器主流区的流场进行测量。在不同转速和离底间隙条件下,对挡板前轴向时均速度在径向和轴向的分布进行分析和研究,采用壁面射流理论,建立搅拌槽内壁面射流流动模型,揭示轴向流动特性。结果表明:轴向速度沿径向的分布具有相似性;轴向最大速度沿轴向衰减;轴向流边界沿轴向线性扩展。研究结果有助于进一步了解搅拌槽内部流动特性,为固-液悬浮操作、过程放大和搅拌设备的优化设计提供理论依据。     

二维气雾两相射流锥内速度分布的计算和验证

结合单顶粒动力学模型与普朗特混合长度理论,对二维气雾两相射流体系中颗粒的时均速度和脉动速度进行了求解,结果表明颗粒在径向的轴向流速呈正态分布,射流轴收线附近紊动较强,随着射流向外发展,紊动逐渐降低,实验证明模型计算值与实验值吻合较好,能较好地体现二维气雾两相射流特性,具有一定的可行性和实用性。     

旋流燃烧室内气体-颗粒两相湍流流动的数值模拟

综合应用代数Reynolds应力模型和流体相脉动速度大小和方向均具有随机性的颗粒相随机轨道模型,对旋流燃烧室内有直流射流与旋转射流相互作用的气-固两相湍流流动进行了数值模拟.得到的气相轴向与切向速度和轴向脉动速度均方根值分布以及颗粒相轴向总质量流通量和轴向与切向速度分布与实验基本相符合,并比对气相湍流采用k-ε模型的相应计算结果有较明显的改进.     

受限同轴交叉射流的径向速度分布

在研究了射流交叉角度和密度比对同轴交叉射流轴线轴向速度影响的基础上 ,采用DualPDA进一步研究了受限同轴交叉射流的轴向速度沿径向的分布。文中分别研究了射流交叉角度和密度比对径向速度分布、回流区长度、回流量的影响。结果表明 ,射流交叉角度、射流介质密度比越大 ,速度分布越陡 ;回流区越长 ;最大回流量与θ-1成线性关系。     

下喷式环流反应器液相流动特性研究

液相停留时间分布分析用于下喷式环流反应器导流筒顶部区域、底部区域、环隙流体流动特性研究。分别将轴向扩散模型应用到各个区域,实验结果表明轴向扩散模型能较好的预测反应器内流体的停留时间分布。采用最小二乘法拟合实验响应曲线,得到模型方程参数。结果表明各个部分的Pe值均随液体喷射速度的增大而减小。导流筒顶部区域的Pe值变化范围为:25.4~6.6;导流筒底部区域的Pe值变化范围为:45.4~11.6;环隙的Pe值变化范围为:60.0~39.2。结果表明导流筒顶部区域返混最大,环隙区域接近于平推流。反应器混和时间随液体喷射速度的增大而减小,变化范围为:88.3~12.5 s。     

射流携带床气化炉内宏观混合过程研究(Ⅱ)停留时间分布

以双通道交叉射流喷嘴为射流源,在直径1000mm、高4000mm的大型冷模装置上,测定了射流携带床气化炉内的停留时间分布;利用网络合成技术,构筑了停留时间分布的后短路T混合模型,得到了停留时间分布密度函数的显式数学表达式;给出了实验范围内模型参数与无量纲相似准数Ct和喷嘴环隙与中心射流动量比G_r之间的关系。     

三通道德士古气化炉冷态数值模拟

利用fluent软件对三通道简化喷嘴德士古气化炉进行冷态数值模拟,主要研究了中心配比对速度场分布、湍流混合、颗粒停留时间的影响。气相湍流采用Realizeable k-ε,颗粒离散相采用了DPM模型。结果表明,中心流体和外环流体通过喷嘴高速射速炉内,形成了明显的射流区、回流区及管流区。其中高速区集中在轴线处,射流区的速度衰减很大。最小颗粒停留时间受中心轴线最大速度的影响显著,回流区对最大停留时间的影响较大。     

非啮合双螺杆挤出过程停留时间分布实验研究

通过对非啮合双螺杆挤出过程常规螺纹纹元件螺杆组合及引入轴向循环段的螺杆组合下的停留时间的实验研究，分析了轴向循环段的引入对非啮合双螺杆过程中停留时间及其分布的影响。     

射流携带床气化炉内宏观混合过程研究(Ⅰ) 冷态浓度分布

以双通道交叉射流喷嘴为射流源,在直径1000mm、高4000mm的大型冷模装置上,测定了射流携带床气化炉内的冷态浓度分布,考察了喷嘴环隙和中心射流动量比对宏观混合过程的影响;给出了无量纲径向浓度分布、无量纲最大浓度和混合分数的轴向衰减以及无量纲浓度半半径沿轴向的变化规律。     

挤塑口模中三维路线示踪与停留时间分布

用PTT模型研究了聚合物在挤塑口模中的三维流动,提出一种通用的三维路线示踪方法用于流动分析。用有限元法分析控制方程得到的速度场,可以计算熔体的三维流动路线和停留时间分布,算例表明这是一种简单、实用的求解停留时间分布的方法。     

三维微管液滴形成及破碎的数值模拟

基于多相流模型的VOF方法求解三维坐标下微管末端液滴形成过程,参考丙三醇溶液,分别探讨不同表面张力、密度、射流速度下液滴形成过程,和液滴断裂长度、形成时间、主液滴直径受其影响情况,并分析断裂阶段轴线上压力和轴向速度分布。