基于关联维数和柯尔莫哥洛夫熵的双支腿流化床颗粒交换特性

引入混沌特征参数关联维数(D2)和柯尔莫哥洛夫熵(Kolmogorov entropy,KE),结合颗粒交换瞬时分布图,系统研究了流化风速、床存量对双支腿流化床颗粒在支腿间的混合交换特性及其影响规律。结果表明,双支腿流化床内颗粒在支腿间的交换具有混沌特性。D2和KE均可以表征支腿间颗粒混合交换行为。D2和KE均随着气速的增加先减小后增加,系统混沌程度先减弱后增强;D2和KE随着床料高度的增加均增加。支腿间颗粒交换方式包括单颗粒交换和颗粒团簇交换,颗粒团簇交换方式会促进系统D2和KE增加,促使系统更混沌。     

双支腿流化床颗粒交换的压力信号分析

为研究双支腿流化床支腿间颗粒交换特性,采用粒径为0．9～1min的玻璃珠为床料,在尺寸为240mm×20mm×800mm的二维有机玻璃可视化双支腿流化床内,采集差压脉动信号对床内差压进行了功率谱密度及香农熵的分析,研究了颗粒在支腿间的质量交换、流化风速和床存量对颗粒交换的影响,以及颗粒交换行为的稳定性规律。研究结果表明,支腿间颗粒交换方式以颗粒团簇和单颗粒为主,分别对应第一主频和第二主频。流化风速的增加使2种颗粒交换方式所占的比重趋于相等,床存量的增加会加剧颗粒在支腿间的质量交换。流化风速和床存量的增加使两主频相互靠近。颗粒交换行为的稳定性和确定性随着气速的增加先增强后逐渐减弱。     

喷动流化床气固流动特性试验研究

在一喷动流化床冷态试验装置上,采用压力信号与快速摄像图像分析相结合的方法,研究喷动流化床气固流动特性;基于床内压力分布特征,提出将喷动流化床沿床高方向划分为3个流型区域:喷动段、鼓泡段和悬浮段,得出床内气固流动机理;研究并考察了喷动风、流化风速度对床层压降、空隙率、以及床内气、固内循环的影响,认为喷动风速度Us应低于最小喷动速度Ums,适当地增加流化风速度Uf,延长气体在床内的停留时间;增加流化风率有利于加强床内中心射流区和环形区气体的扩散和颗粒混合,提高气、固反应速率;喷动风速度对床内气、固内循环起着关键作用。     

宽粒径分布流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学-离散单元(CFD-DEM)耦合方法对三维宽粒径分布流化床进行数值模拟研究，对比了两种不同表观气速下流化床内颗粒的分离和混合情况，并对计算结果进行了详细分析。在宽粒径分布流化床内，存在不同程度的颗粒分层现象。当表观气速较低，处于最小颗粒的最小流化速度与最大颗粒的最小流化速度之间时，会出现明显的分层，整体上为大颗粒在下、小颗粒在上的分层结构，而当表观气速较高，大于最大颗粒的最小流化速度时，床内不再出现明显的分层现象。最后对两种不同表观气速下床内颗粒的分层和混合的详细运动行为进行了分析和讨论。     

六分离器并联布置的双水冷柱炉膛循环流化床实验研究

针对新型超临界循环流化床锅炉炉型——六分离器并联布置的双水冷柱炉膛循环流化床进行冷态实验研究,考察其炉膛内颗粒浓度分布和各循环回路间气固流动不均匀特性。实验结果表明,炉膛内颗粒浓度轴向分布规律与矩形单炉膛循环流化床一致,呈下浓上稀的分布。在所示的分离器布置结构下,6个循环回路间存在明显的气固流动不均匀现象,且不均匀性主要存在于炉膛同一侧的3个回路间,循环流率、炉膛底部颗粒浓度和炉膛出口附近颗粒浓度都呈现"中间低两端高"的分布特点。循环流率分布不均匀性随表观气速的增大而增强,受静止床高的影响很小。炉膛中布置双水冷柱对六分离器并联布置循环流化床系统的气固流动不均匀性影响很小。     

基于风帽压力波动的一次风表观气速对循环流化床气固流态化特征影响的研究

提出利用采集、分析风帽压力波动信号的方法,实现对循环流化床内气固两相流状态的监测。借助冷态循环流化床实验台,在不同一次风表观气速条件下,测量了床内中心位置风帽的入口压力波动信号、床内沿高度方向相临测压点的差压信号以及系统的颗粒循环流率。采用小波分析、均匀指数和能量加权平均频率等方法对风帽压力波动信号进行分析,得到信号的特征参数。利用床内沿高度方向相临测压点的差压信号计算床内不同位置的截面平均颗粒浓度。然后基于压力信号特征参数、截面平均颗粒浓度和系统的颗粒循环流率等,研究了一次风表观气速对循环流化床内气固流态化特征的影响。结果发现,风帽压力信号特征参数能够反映循环流化床一次风表观气速变化引起的气固流动状态变化,表明所提方法具有可行性。     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

大容量CFB锅炉热循环回路特征参数研究

热循环回路是循环流化床(CFB)锅炉的关键系统,其循环流动特性和热力特性直接影响CFB锅炉的安全经济运行.对CFB锅炉热循环回路的流化特征参数的密相区流化速度、稀相区流化速度、固体流率、分离器入口固气比及灰浓度,以及热力特性参数的炉膛截面热负荷、床温、炉膛及分离器燃烧份额、颗粒介留时间等重要参数进行了系统的分析研究,提出了相应的计算方法和选取原则.     

流化床气化炉气固两相流三维数值模拟

为了研究流化床内气固两相的流动特性,阐述了应用CFD软件Fluent进行流化床内气固两相流数值模拟的计算模型及数值方法,数值模拟选用双流体模型结合颗粒动力学进行流化床内三维的气固两相流模拟,并对数值模拟结果进行了分析.模拟结果表明,该计算模型能够研究流化床初始流化过程,分析某一瞬时颗粒轴向、径向固含率及速度场分布,研究单个气泡周围颗粒速度矢量.     

双支腿流化床颗粒压力脉动及翻床现象数值模拟

采用欧拉-欧拉模型,对双支腿流化床内颗粒压力脉动及翻床现象进行仿真模拟,利用功率谱密度和小波分析方法对数据进行分析,结果表明:双支腿流化床内颗粒产生压力脉动主要原因是气泡的生成破裂及两侧床腿内颗粒相互;运行过程中由于两侧床内压差不同使颗粒横向流动导致两侧床内颗粒浓度不同;在不进行主动调节,单侧床内颗粒浓度随时间的积累逐渐增大最后产生翻床现象;利用功率谱和小波分析揭示了颗粒压力脉动的低频特性。