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。     

循环床气固提升管中颗粒浓度的轴向分布

以16m循环床提升管中气固两相流压力梯度的大量实验数据为基础,从能量耗散的观点分析研究了平均颗粒浓度的轴向分布特征及其操作条件的影响,并与相同条件下6m高提升管中颗粒浓度的轴向分布进行了对比。结果表明,加颗粒循环量Gs或减小表观气速Ug时,由于单位质量颗粒加速和输送的能量减少,提升管各高度位置的颗粒浓度εs增大,颗粒浓度的轴向分布亦更不均匀;提升管高度对平均颗粒浓度及其轴向分布具有显著影响,提升管高度增加,提升管各高度截面上的平均颗粒浓度减小,颗粒浓度的轴向分布也更加均匀,给定表现气速对应的颗粒饱和夹带量也将提高。     

粗重颗粒在循环床提升管内的局部颗粒浓度分布

为研究颗粒物性对循环床提升管中气固动力学行为的影响 ,以空气 -沙子为气 -固体系 ,采用光纤探头测试了Φ 10 0mm× 10m循环床提升管中的局部颗粒浓度 ,并与FCC颗粒进行了对比。结果表明 ,粗重颗粒 (沙子 )无因次浓度的径向分布及其沿轴向的发展与细颗粒 (FCC)有明显的不同 ,重颗粒无因次浓度的径向分布沿轴向没有明确的相似性 ,环核流动结构也发生变化 ,其环区缩小 ,核心区扩展到边壁处附近。采用间歇指数 (IntermittencyIn dex)对提升管内气 -固混合程度进行的定量描述表明 ,随着床层高度的增加 ,间歇指数逐渐减小 ,径向分布更加均匀 ;在相同Gs1.2 /Gg2 .0 条件下 ,确定截面上间歇指数的径向分布基本一致。     

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。     

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。     

气固循环流化床碳化室局部CO_2摩尔分数的研究

在内径0.1 m,高1.0 m的碳化室(浓相区)和高3.0 m上升段的气固循环流化床反应器内,分别以混合气(空气85%(体积分数)和CO215%(体积分数))和CaO颗粒(平均粒径0.85 mm)为气相和固相,采用不同温度、表观气速和CaO颗粒循环速度,对碳化室不同高度及出口局部CO2摩尔分数进行了系统研究。应用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2对碳化室不同高度及出口局部CO2摩尔分数进行了模拟计算。在模拟计算过程中,通过自编C语言程序,将CaO与CO2反应的动力学模型与Fluent 6.2中的传统模型结合。模拟结果显示:最佳反应温度为925K;表观气速为0.10 m.s-1;CaO的循环速度为0.12 m.s-1。在较低温度下,碳化室内不同高度局部CO2摩尔分数的模拟结果与实验数据吻合良好。随温度增加,计算值与实验值误差增大。     

偏置出口循环流化床内颗粒体积分数分布的测试

为了研究不同床体布置结构对循环流化床内气固流动特性的影响,在截面为0.35 m ×0.48 m、高4.9 m的循环流化床实验台上,以平均粒径为366.2 μm的玻璃珠为床料,采用PC6D反射式光纤探针对不同轴向高度截面上不同径向位置处的局部颗粒体积分数分布进行实验测量.采用数值插值和时序分析的方法对测量结果进行分析后发现：床内结构的布置对炉内气固两相流动的影响明显,底部炉膛单侧渐扩结造成颗粒体积分数的径向分布不均,后墙侧颗粒体积分数明显高于前墙侧;受炉膛矩形截面的影响,炉膛截面长边处的颗粒体积分数明显低于短边处的颗粒体积分数;稀相区偏置炉膛出口的布置破坏了炉内气固流动的环核结构,在炉膛左墙和后墙侧形成了颗粒的局部高体积分数分布.利用时序分析的方法对颗粒体积分数瞬时信号进行分析.结果表明,在该工况条件下炉膛底部的气固流动在微观结构上为不稳定的两相结构,在过渡段环核结构的交界位置气固作用最剧烈,颗粒体积分数波动较大.     

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。     

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。     

垂直管内水合物浆液流动特性的CFD-PBM数值模拟

深海天然气水合物在固态开采过程中,当温度、压力平衡被打破时,开采管路中的水合物浆液由液固(水合物颗粒、海水)两相变为气液固(天然气、水合物颗粒、海水)三相的流动。以水合物浆液的气相为主要研究对象,采用CFD-PBM模型对气泡行为变化进行Fluent模拟,并对该模型进行了验证,模拟结果与实验值吻合度较高。结果表明,PBM模型模拟的浆液流态分布较为均匀,气泡的大小在流动过程中主要从小气泡到大气泡;气泡的初始速度对管道水利提升速度影响较大;在浆液湍动能为0.5 m2/s3、气含率为0.3时,气泡会出现二次聚并破碎。通过CFD-PBM计算得到水合物浆液体系中气泡大小分布能够较好的预测水合物颗粒分解出气相后的浆液流动特性。     

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。     

固定床内的温度分布特性与化学蓄热

为了精确描述固定床床层内的温度分布关系,准确地获得蓄热装置的蓄热效率以及蓄热过程中的反应条件,对固定床内的径向温度分布与周向温度分布进行了实验测定. 结果发现径向温度分布中有一明显的拐点,即在靠近壁面附近有一温度降低的区域. 数据对比与分析表明,壁面附近温度降低的区域与流体的雷诺数以及床层高度无关,它是由床层内空隙率的径向分布造成的;固定床中周向温度分布的不均匀性则完全是颗粒在床层中的乱堆性质决定的.     

可视化图象法评价滴流床液体分布

液体在床层中的分布与润湿情况直接影响到滴流术反应过程的表观反应速率,产品收率及催化剂效率等,而大型工业滴流床中液体的径向分布可以看成多个分配器作用产生的液体径向分布的相互叠加,测定单个分配器作用产生的液体径向分布性能有助于研究和表征整个床层液体的径向分布情况,利用可视化图象技术,着重对二维滴流床中单个分配器进液情况下,不同分配器性能,喷淋点密度,操作负荷,液体粘度,床层预润湿等多种因素对床层内流体径向分布和润湿情况的影响进行了直观,定量地评价,结果发现;操作负荷提高,喷淋点密度增加,液体粘度较大,以及采用喷射型分配器,对床层预润湿等,均有利于改善滴流床液体分布,而且后两种方法的效果尤为显。     

大颗粒气固流化床腾涌现象的数值模拟与实验研究

应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,采用双流体气固两相流模型,对大颗粒的腾涌流态化现象进行了实验研究和数值模拟。在内径0.03m和高0.3m的流化床内,系统考察了腾涌现象中流化状态转变、床层最大膨胀比以及压力脉动特性。通过与实验结果进行对比发现,模拟结果较准确地预测了大颗粒的腾涌流态化现象的特性。     

空气-SRNA-4催化剂磁流化床动力学研究

在内径和高分别为140mm和1600 mm气固磁流化床反应器内,分别以空气和SRNA-4催化剂(平均粒径50μm)为气相和固相,采用不同外加磁场强度对磁流化床动力学进行了研究。应用计算流体力学软件FLUENT 6.2对磁流化床内局部固含率和床层压降进行了模拟计算。模拟结果显示:无磁场作用时,随表观气速增加,床层界面变化剧烈,床内局部固含率的分布极不均匀,床层压降升高。随着磁场强度增加,气泡的数目和尺寸减小,床中局部固含率增大,且分布变得较均匀,床层压降呈现下降趋势。模拟结果与实验数据吻合良好。     

气-液-固三相流化床气体分布器区局部相含率和床层膨胀比的实验研究

在内径150 mm,高4 350 mm的三相流化床中,分别以空气、水和0.48 mm、1.25mm的玻璃珠及1.45 mm的苯乙烯树脂为气相、液相和固相,应用开发的微电导探针测试技术同时测得三相局部含率,并对气体分布器区的局部相含率和床层膨胀比(H/H0)进行了实验研究,考察了固体颗粒的粒径、密度及表观液速和气速对床层膨胀比的影响。研究发现,在距气体分布器轴向一定距离范围内,三相局部含率的径向分布存在明显的不对称分布;随着轴向距离的增加,局部气含率的径向不对称分布逐渐消失,局部固含率的径向不对称分布变化不明显;床层膨胀比随表观气速和液速的增大而增大;较低密度颗粒系统的H/H0开始增加缓慢,后来增加很快;较高密度颗粒系统的H/H0开始迅速增加,后来增加缓慢。     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

自然化河床防冲工程模型试验研究

通过动床模型试验 ,讨论了不同水、沙条件下利用天然石块砌成的丁坝、潜坝以及河床局部展宽等河床防冲工程对河床形态及水、沙运动特性的影响 ,分析了不同防冲工程对减轻河床冲刷的作用 .试验是在长2 4m、宽 0 .7m的梯形动床水槽中进行的 .试验中利用先进的量测设备测量了水位、流速、推移质输沙率以及河床形态的变化 .试验结果表明 ,河床建筑物加大了河床阻力 ,与无建筑物时相比 ,河道水深增大 ,输沙能力有所降低 ,河床形态及水流结构更加复杂 ;并表明 ,不同工程措施对河床的防冲效果不同 .实验结果对生产应用有一定的指导意义