黏性颗粒团聚机理及流化特性研究进展

黏性力的存在导致黏性颗粒在流化过程中易发生团聚,干扰正常的流态化。近年来,黏性颗粒流的研究重心逐渐转移到本征的团聚机理和流化特性。本工作综述了4种主要黏性力的力学模型、团聚判据及流态化实验与模拟研究进展,从力、运动及动力学的角度阐述了黏性力作用机制和黏性颗粒流化特性。分析表明,在颗粒尺度上,4种黏性力发展程度差异较大,黏性力动力学模型和团聚过程机理将成为未来研究的主要方向。在反应器尺度上,耦合黏性力模型的离散单元法模拟将继续作为重要的研究方法,其中,机理模型和计算能力是后续模拟中需要突破的重点。     

黏性颗粒流态化的气固流动模型研究进展

黏性颗粒间存在较强的范德华力、液体桥力、静电力等黏附力作用,在流态化时易发生聚团现象,影响流化床的正常操作. 连续介质模型、离散颗粒模型和拟颗粒模型用于研究颗粒聚团流态化行为时各有优缺点. 基于欧拉方法的连续介质模型无法具体描述颗粒间的相互作用;采用拉格朗日法则能从颗粒微观受力、颗粒碰撞、聚团流动等多尺度研究黏性颗粒的流态化特性. 但受限于巨大的运算量,离散颗粒模型模拟的颗粒数有限,拟颗粒模型目前仅适合处理纳微尺度问题. 随着高性能计算机的发展和普及,基于拉格朗日法的黏性颗粒流动模型应用前景广阔.     

污泥颗粒与河砂混合流化特性的实验研究

在内径f105 mm、高800 mm的冷态流化床实验装置上进行了污泥颗粒与河砂混合流化特性的实验研究,获得了污泥颗粒水分、污泥颗粒与河砂的质量比对混合物料的流化特性的影响规律. 实验结果表明,污泥颗粒的水分、污泥颗粒与河砂的质量比会影响混合物料的最小流化速度,也影响污泥颗粒与河砂混合的均匀程度. 污泥颗粒的质量比越大,混合物料的最小流化速度越大;污泥颗粒的水分含量越高,混合物料的最小流化速度也越大;污泥颗粒与河砂的质量比越接近1:1,越容易实现充分混合. 在对实验数据进行分析处理的基础上,提出了污泥颗粒与河砂混合物料的最小流化速度经验方程,为流化床污泥颗粒干燥工艺提供基础数据和设计依据.     

C类物料磁场流态化(Ⅱ)──实验研究

本文研究了轴向磁场作用下C类物料的流态化行为，得出磁场能有效地阻止沟流的发生和限制气泡长大的结论．实验用双光纤探头测量三维流化床内气泡的平均大小，以所得到的气泡大小作为衡量流化质量的定量标准；借助CA5300系统及图象分析的方法对流化床内针状物大小进行了定量分析；并对前文导出的数学模型进行了求解，模型计算结果与实验结果基本相符．     

生物质与煤混合颗粒流化特性的实验研究

在 D1 1 5 mm× 1 0 0 0 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中 ,对玉米秆、稻秆、煤及其混合物的流化特性进行了实验研究 .实验结果表明 ,单一生物质颗粒不能形成良好的流化状态 ,而加入一定量煤构成生物质和煤二组分混合颗粒可以实现稳定流化 .当生物质和煤混合颗粒中生物质的质量分率小于 5 0 %时 ,可以达到很好的流化状态 ,生物质和煤二组分混合颗粒的最小流化速度随生物质质量分率的增加而减小 .     

循环流化床中C类颗粒连续干燥的研究

循环流化床(CFB)作为一种新兴反应器,其结构简单、气固接触效率高、处理量大,成为气固二相干燥应用研究的新方向.文中在自建的循环流化床(内径0.104 m×高2.35 m)内,以玉米淀粉(dp=8 μm,ρp=800 kg/m3)为C类颗粒,进行了连续干燥.实验初步研究了进料速率、进风温度及气速等操作参数对淀粉平均停留...     

大颗粒流化床中颗粒磨蚀的实验研究

为了进一步丰富和发展大颗粒流态化理论,促进其在水泥煅烧领域的应用,实验通过1个三维流化床试验台研究了大颗粒流化床中颗粒的破损方式为磨蚀,即颗粒在流化过程中表面磨碎后生成细粉,颗粒自身的粒径逐渐变小。实验表明,颗粒粒径、风速以及流化时间对大颗粒流化床中颗粒的磨蚀影响较大,静床高对磨蚀几乎没有影响。最后提出了大颗粒流化床合适的控制参数:粒径范围4—7 mm,表观风速1.3um f—1.6um f,静床高H0/D<2。     

颗粒层除尘器去除黏性粉尘的设计研究

介绍了颗粒层除尘器相比其他除尘器的优点,设计了1套完整的沸腾颗粒层除尘器,计算分析了颗粒层除尘器去除黏性粉尘的可行性。结果表明,颗粒层除尘器可用于去除黏性粉尘,但除尘效率尚有待提高。     

粘附性颗粒流化床内构件的选型

研究了多孔板式内构件和桨叶式内构件对粘附性颗粒流态化的影响. 实验表明,多孔板式内构件对流化质量的改善不好,桨叶式内构件的效果良好但仍然存在缺陷. 通过结合二者优点开发的孔桨式内构件克服了桨叶式内构件的缺点,显著地改善了粘附性颗粒的流化质量.     

循环流化床中C类颗粒的干燥

为将循环流化床(CFB)技术应用于C类颗粒(＜30μm)的干燥,在自建的循环流化床(内径0.104 m×高2.35 m)内,以玉米淀粉(dp=8 μm,ρp=800 kg/m3)为研究对象,考察了不同操作参数对其干燥特性及干湿分离情况的影响.结果表明:循环流化床适用于C类颗粒的干燥;干燥速率随气速及进风温度的增大而增大...     

液固流化床中铜颗粒流化特性的研究

以球形铜颗粒为原料,水为流化介质,在横截面为50mm×15mm的液固流化床中,考察不同平均粒径铜颗粒的流化特性。并基于Richardson-Zaki的关联式,提出符合本实验条件计算空隙率方程中指数n的关联式。     

C类物料磁场流态化(Ⅰ)──机理研究

本文系统地研究了磁场改善C类物料流化质量的机理，并在此基础上推导出气泡大小与磁场强度等操作条件之间的数学模型；本研究还对铁磁性物质在流化床内发生凝聚的现象进行了分析，得到能预报铁磁性物质发生凝聚的无因次数．     

液固流化过程颗粒沉降动力学的研究进展

溶剂萃取是分离或移除固体颗粒中有效成分或污染物的有效方法,其中萃取塔中液固二相的流化性能对于塔内的热质传递效率具有关键作用。由于液固流化过程固有的复杂性,目前仍难对该过程进行精确的理论描述。文中综述了液固体系流化过程中颗粒沉降动力学的研究进展,介绍了液固流态化的概念与分类。分别对均一粒径颗粒沉降和多粒径颗粒沉降的动力学研究进展进行了评述,对文献提出的理论关联式进行了概括和总结。最后,展望了该领域的未来发展方向。     

双组分颗粒声场流态化的实验研究

在内径为56 mm的玻璃声场流化床中,以5~10 nm未改性和有机改性的SiO2为实验物料主体颗粒,Fe3O4(粒径小于0.053 mm)为客体颗粒,在声压级为90~105 dB时系统考察了声场频率、声场强度和主客体颗粒不同配比关系对超细颗粒流化行为和聚团尺寸的影响。结果表明,当声场频率处于50 Hz,声压级大于100 dB时,声波可以有效地消除节涌、抑制沟流、降低临界流化速度,减小聚团尺寸,显著改善超细颗粒的流化质量。声场频率一定,声场强度越大,颗粒团聚体的直径越小。客体颗粒的添加比例存在一适宜范围。     

C类颗粒添加纳米细粉后的流态化行为研究

为了研究纳米添加剂对细粉颗粒流化行为的影响,实验选用全床压降、最小流化速度、床层膨胀率、床层塌落曲线等表征细粉颗粒的流化特征。在直径为5.08 cm的小型流化床中研究了纳米添加剂SiO_2 (商品牌号R972)对细玻璃珠颗粒(Geldart A和C类颗粒)流化行为的影响。结果表明加入纳米添加剂后,C类颗粒的流动性得到明显的改善。与GeldartA类颗粒相比,经过表面改性的C类颗粒全床和浓相膨胀率更高,意味着更好的气固接触模式;在相同表观气速下,C类颗粒的流化更均匀,散式化程度更高。以上的发现对于C类颗粒的工业应用具有重要意义。     

C类物料磁场流态化(Ⅰ)──机理研究

本文系统地研究了磁场改善C类物料流化质量的机理，并在此基础上推导出气泡大小与磁场强度等操作条件之间的数学模型；本研究还对铁磁性物质在流化床内发生凝聚的现象进行了分析，得到能预报铁磁性物质发生凝聚的无因次数．     

振动流化选粉机的颗粒扬析速率关联式研究

介绍了振动流化选粉机的基本结构和工作原理，研究分析了影响颗粒夹带、扬析量的因素，用试验方法得出了颗粒扬析速率关联式的修正式。它可作为设计振动流化选粉机时确定颗粒杨析量的参考。     

内构件对矩形移动床床内颗粒流动影响的试验研究

本文基于理论分析的结果,指出矩形移动床床深尺度是渐缩下料段对其上床层临界影响高度的关键因素,以此为指导思想,以海砂和小米两种物料为考察对象,通过内构件的设置实现了降低影响区域的床深尺度,从而大幅度降低临界影响高度的目的,同时指出理论关联式可较好地预测试验现象。     

黏性体系中齿合型高剪切混合器解聚分散二氧化硅纳米颗粒性能研究

为探究复杂体系中纳米颗粒解聚分散过程强化的新途径,在黏性体系中,研究了纳米颗粒解聚分散的机制以及可达到的最小尺寸,同时考察了转子转速、定转子结构与体系黏度等对齿合型高剪切混合器解聚分散性能的影响。结果表明,当能量输入由低到高时,解聚机制由断裂主导转变为由侵蚀主导,可达到的最小尺寸约为117 nm,且不受转速等影响;提高转速可有效强化纳米颗粒解聚分散过程,显著提高细颗粒(d_p<1μm)的生成体积和生成速率;在定子齿数为8～16、转子齿数为4～12、定转子齿角为0°～30°时,增大定子齿数或定子齿角对纳米颗粒解聚分散起强化作用,而增大转子齿数则表现为有限的强化作用,过大的转子齿角则不利于纳米颗粒的解聚分散;与清水体系相比,黏性体系能显著强化纳米颗粒的解聚分散,其强化作用随黏度的增大而增大。     

高湿黏性颗粒在PTFE滤料表面的沉积规律研究

过滤过程中颗粒物在滤料上的沉积形貌对除尘器过滤性能及清灰频率的确定至关重要。为深入了解颗粒物在聚四氟乙烯(PTFE)滤料表面的沉积规律,搭建了一套过滤实验系统,基于该实验系统对比了过滤时间、粉尘浓度、过滤风速和含水率对颗粒单位面积沉积质量及粉尘层平均厚度的影响,探究了两种沉积速率的适用性及高湿黏性颗粒的黏附效率,并推导了不同含水率粉尘层的厚度分布模型。通过建立沉积粉尘层内部颗粒间的受力模型,对颗粒的受力运动情况进行分析,后续沉积颗粒自身重力对先前沉积颗粒的压缩作用不可忽略,颗粒的运动趋势由上层粉尘层重力、气流对颗粒的曳力及颗粒间黏附力共同决定。实验结果表明,高湿粉尘较干燥粉尘单位面积沉积质量有所降低,随着粉尘含水率增大,粉尘层平均厚度和单位面积沉积质量呈先减小后增大的趋势;高湿粉尘的沉积受颗粒间黏附力大小的影响,粉尘含水率为10%时质量沉积速率和黏附效率最小;粉尘含水率为9%和13%时粉尘层均匀性较干燥粉尘层下降,当高湿颗粒间的黏附力可以抵抗上层重力的压缩作用时颗粒滑动减少,粉尘层结构均匀。含水率为10%～12%时粉尘层均匀性稳定,且含水率为10%时最佳。