双组分颗粒鼓泡流化床内气泡形状参数

在二维双组分鼓泡床实验装置上,采用高速摄像技术,对床内气泡的形状特性进行了研究,考察了不同形状气泡在床内的轴径向分布,探索了颗粒组成和操作气速对气泡形状的影响。结果表明:不同形状的气泡在鼓泡床内呈正态分布,球形度较好的气泡主要分布于床层底部和壁面附近,而细长的气泡则主要集中于床层中心区域。随着气体速率的增加,气泡的球形度和宽纵比降低,气泡形状趋于细长和不规则;随着重组分增加,气泡的球形度增大而宽纵比减小。双组分颗粒鼓泡流化床内气泡球形度的概率密度较单组分的分布更宽,而宽纵比的概率密度分布与添加的颗粒密度有关。     

基于EMMS模型的气固鼓泡床的模拟及气泡特性的分析

基于EMMS曳力模型,采用双流体的方法对气固鼓泡床内的气固流动特性进行模拟,建立基于图像处理气泡特性的分析方法,重点研究了不同表观气速下气泡在床层内分布特性,包括气泡平均当量直径、气泡速度和气泡球形度的轴向分布,以及气泡的生命周期。研究结果表明,小气泡多集中在床层底部和壁面区域,而大气泡多集中在床层中间区域。随着表观气速的增加,床层高度不断增加,气泡的球形度降低,气泡的大小、出现频率、上升速度以及生命周期均增加;然而,当表观气速增大到一定程度,继续增加气速对气泡的上升速度影响不大。     

基于EMMS模型的气固鼓泡床的模拟及气泡特性的分析

基于EMMS曳力模型,采用双流体的方法对气固鼓泡床内的气固流动特性进行模拟,建立基于图像处理气泡特性的分析方法,重点研究了不同表观气速下气泡在床层内分布特性,包括气泡平均当量直径、气泡速度和气泡球形度的轴向分布,以及气泡的生命周期。研究结果表明,小气泡多集中在床层底部和壁面区域,而大气泡多集中在床层中间区域。随着表观气速的增加,床层高度不断增加,气泡的球形度降低,气泡的大小、出现频率、上升速度以及生命周期均增加;然而,当表观气速增大到一定程度,继续增加气速对气泡的上升速度影响不大。     

静电效应对有无埋管气固鼓泡床内气泡特性的影响分析

采用基于双流体模型(TFM)耦合静电模型的方法,研究颗粒的静电对有无埋管气固鼓泡床内气固流动特性和气泡特性的影响。首先在无静电场存在的条件下,利用双流体模型对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内的流动情况进行模拟并与实验结果进行对比;进一步耦合静电模型,考察静电对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内床层的整体性质和气泡特性的影响。研究结果表明,在无静电场条件下采用双流体模型能较好地预测自由鼓泡床和埋管鼓泡床内的气固流动状况以及气泡的平均直径和气泡的上升速度。埋管的存在使鼓泡床内气固流动发生强烈扰动,并使气泡的平均直径和气泡的上升速度均呈振荡分布。静电的存在对自由鼓泡床和埋管鼓泡床内床层的平均固含率影响不大,但对气泡分布规律影响较大,使得自由鼓泡床内气泡数目减少,而埋管鼓泡床下部区域的气泡分布比较集中,上部有大气泡出现。     

SEBS高黏度溶液气液鼓泡塔的流体力学研究

针对SBS加氢反应器开发与设计,以SEBS-1650己烷溶液为液相,采用差压法和床层塌落法研究了气液鼓泡塔中高黏度溶液的流体力学行为,考察了黏度对低表面张力溶液的气含率、大小气泡气含率、大小气泡上升速度和比表面积等因素的影响。结果表明,随黏度增加,大气泡增多,气含率明显降低,塔内流型处于湍流区;由床层塌落曲线确定鼓泡塔内存在三种类型的气泡：大气泡、小气泡及细小气泡,随黏度增加,小气泡与细小气泡逐渐减少;黏度对大小气泡的上升速度略有影响,比表面积随黏度增加而明显降低。根据实验结果给出了大小气泡气含率与平均气含率的计算公式。     

浓海水鼓泡过程中的气泡行为

鼓泡操作可强化浓海水蒸发过程,其气泡的大小及运动行为对浓海水蒸发过程有显著影响。实验通过搭建两种不同尺寸的鼓泡池,针对单鼓泡口、双鼓泡口及鼓泡阵列,在不同气量、鼓泡口深度与鼓泡口间距条件下,考察大气泡群与小气泡群在不同运动过程的行为。结果表明,在气体流量更低的情况下,液面上的小气泡群比大气泡群具有更高的表面覆盖度,更易于增加液相扰动,并能迸射出更多的小液滴,提出小气泡更适合于鼓泡浓缩晒盐过程。通过单因素实验优化后,小气泡群的覆盖率可以达到90%,蒸发速率可比传统滩晒过程增加1～1.5倍。优化后操作参数为：单鼓泡口气流量为0.4 L·min^-1、鼓泡口深度为8 cm、鼓泡口间距为12 cm。     

浓海水鼓泡过程中的气泡行为

鼓泡操作可强化浓海水蒸发过程,其气泡的大小及运动行为对浓海水蒸发过程有显著影响。实验通过搭建两种不同尺寸的鼓泡池,针对单鼓泡口、双鼓泡口及鼓泡阵列,在不同气量、鼓泡口深度与鼓泡口间距条件下,考察大气泡群与小气泡群在不同运动过程的行为。结果表明,在气体流量更低的情况下,液面上的小气泡群比大气泡群具有更高的表面覆盖度,更易于增加液相扰动,并能迸射出更多的小液滴,提出小气泡更适合于鼓泡浓缩晒盐过程。通过单因素实验优化后,小气泡群的覆盖率可以达到90%,蒸发速率可比传统滩晒过程增加1~1.5倍。优化后操作参数为:单鼓泡口气流量为0.4 L·min-1、鼓泡口深度为8 cm、鼓泡口间距为12 cm。     

流化床还原铁精矿粉动力学初算

采用鼓泡床模型对流化床还原铁(精)矿粉动力学进行了初步的研究、计算和讨论.结果表明,流化床内的气泡直径随密相床层高度的增加而增加,气泡-气泡晕交换系数(Kbc)b及气泡晕一密相交换系数(Kbc)b则随密相床层高度的增加而降低;(Kbc)b＞(Kce)b;小粒度颗粒的还原速度随密相床层高度的增加变化不大,大粒度颗粒还原到一定程度后还原速度会降低,而且明显慢于小粒度颗粒的还原速度.     

采用压力传感技术测量鼓泡床中流体力学参数

引　言鼓泡床以其良好的传热、传质、相间充分接触和高效的可连续操作特性在许多领域得到了广泛应用 .在过去的 4 0多年里 ,人们采用许多测量方法(光导纤维、多普勒测速仪、电导法、压力传感技术 )对鼓泡床中的各种流动行为进行了大量研究 ,由于床层内流动的复杂性以及各测量手段间的差别 ,得出的结论不尽相同[1] ,而且工业反应多数在高温、高压、非透明体系下进行 ,这限制了许多测量技术的应用 .压力传感技术以其适用范围广、所需仪器便宜、耐用、测量结果准确的特点在鼓泡床流体力学参数测量中得到了广泛应用床层塌落法是压力传感技术在鼓泡床流体力学参数测量中的一个重要应用 .Sriram和Mann[2 ] 较早地将其应用于测量鼓泡床中的气含率 ;Fan等[3] 也曾利用此方法测量鼓泡床内的固含率 .前人大都采用压力传感技术测量床层内的平均相含率 ,而采用此方法测量大小气泡分数和气泡上升速度的报道很少 .本文根据前人在此方面的研究成果并结合本实验的特点进行了这方面的研究1　实验装置本实验结合工业对二甲苯氧化反应器的特点设计并建立了其流体力学冷模实验装置 ,如图 1所示 .鼓泡床高 6 6m ,内径 0 3m .在鼓泡床一侧自...     

气固搅拌流化床内压力脉动特性的数值模拟

在传统气固流化床中引入搅拌桨,可减轻聚合物颗粒的黏附并强化流态化过程。采用计算流体力学(CFD)方法对搅拌流化床内的压力脉动特性进行数值模拟,考察流态化过程中的气泡行为。模拟过程采用多重参考坐标系方法解决搅拌桨区域的运动问题,由欧拉双流体模型和颗粒动力学方法模拟气固两相流。床层压力脉动的统计分析和功率谱分析表明,随着搅拌桨转速的增加,流化床内的压力脉动标准偏差和功率谱幅值变小,床层内的平均气泡尺寸减小,床层可由鼓泡流态化向散式流态化转变。     

基于DEM模拟的气固鼓泡床内流场间歇性及颗粒相干结构的分析

采用计算流体力学和离散元方法（CFD-DEM）对气固鼓泡床流动行为进行模拟研究,并基于模拟结果分析鼓泡床内气泡和颗粒微观运动特性。对颗粒速度的脉动能谱进行分析,发现鼓泡床流场中存在间歇性。通过对比鼓泡床不同轴、径向位置的颗粒脉动速度的平坦因子,发现鼓泡床内不同位置的流场间歇性不同,随着床层高度的增加,流场的间歇性减弱;在径向上,过渡区的流场间歇性明显大于边壁区和中心区。进一步采用连续小波分析方法揭示了相干结构（颗粒涡团）的分布以及演化过程,并分析了不同尺度下相干结构（颗粒涡团）的分布与鼓泡床内颗粒与气泡运动的关系。     

基于DEM模拟的气固鼓泡床内流场间歇性及颗粒相干结构的分析

采用计算流体力学和离散元方法(CFD-DEM)对气固鼓泡床流动行为进行模拟研究,并基于模拟结果分析鼓泡床内气泡和颗粒微观运动特性。对颗粒速度的脉动能谱进行分析,发现鼓泡床流场中存在间歇性。通过对比鼓泡床不同轴、径向位置的颗粒脉动速度的平坦因子,发现鼓泡床内不同位置的流场间歇性不同,随着床层高度的增加,流场的间歇性减弱;在径向上,过渡区的流场间歇性明显大于边壁区和中心区。进一步采用连续小波分析方法揭示了相干结构(颗粒涡团)的分布以及演化过程,并分析了不同尺度下相干结构(颗粒涡团)的分布与鼓泡床内颗粒与气泡运动的关系。     

喷淋散射塔鼓泡区域的气液两相流动特性

为了探究喷淋散射脱硫塔鼓泡区域的气液两相流动特性,搭建了鼓泡塔实验台,在不同表观气速和气体分布器浸没深度的条件下进行了实验。实验结果表明:气体分布器表面形成的气泡直径约12 mm;气泡溢出液面时有小气泡形成,并随着返混的液相运动,且液相的返混剧烈程度与表观气速和气体分布器浸没深度正相关;液相在散射管管壁和鼓泡池壁面间形成大尺度循环;随着表观气速增大,气泡直径和气泡运动速度均增大,使得气含率增大,气液两相湍动加剧;随着气体分布器浸没深度增大,鼓泡床床层气含率降低,表观气速对气含率的影响效果减弱。实验结果对喷淋散射脱硫塔的设计和运行有一定参考价值。     

浓海水鼓泡滩晒过程初探

实验搭建了一块120 m²的浅滩鼓泡浓海水晒盐池,盐池中含9120个直径为1 mm的鼓气孔,采用额定流量为420 m³·h^-1的鼓风机鼓泡。测定了鼓泡池及1 m²对照盐池液位、温度、波美度、环境温湿度的变化,分析了气象条件和鼓气量对蒸发量的影响。研究表明,从上午12点至下午3点鼓泡晒盐效果最佳,在最佳条件下比对照池每小时可多蒸发120 kg水蒸气,但通过鼓气直接带走的水蒸气量不足8.7 kg,漂浮的气泡使盐池表面积增加50%~60%,多蒸发约50%的水蒸气,其余的水蒸气通过其他方式蒸发。与传统晒盐方法相比,浅滩鼓泡晒盐具有更快的蒸发速率,若能显著降低鼓泡管路成本和能耗,将具有较好的应用前景。     

新型洗涤冷却室内气液两相的分布特性

采用双头电导探针法对新型洗涤冷却室环隙鼓泡床内气液两相的局部气含率、气泡直径等分布规律进行了实验研究,并用Fluent商业软件对床层内气含率分布进行了模拟计算,模拟结果与实验结果吻合较好。研究结果表明：新型洗涤冷却室内部构件对环隙鼓泡床内气液两相的分布特性影响显著,气相分布更加均匀,液面波动更趋平稳,有效地减少了气体带水问题,相比国外技术具有更好的操作弹性。     

流化床中气泡的汇合长大和床层膨胀

根据文中提出的沿单位床层高度气泡平均直径的长大与气泡在水平面内的平均分开程度成比例的简化模型和已有的大量实验数据,获得了气泡沿床高长大的计算方程 本文还根据两相邻生成的初始气泡的垂直中心距与初始气泡直径成正比的简化模型及已有的实验数据,提出了初始气泡直径D_B_0的计算方程 基于上述获得的方程式以及假定鼓泡流化床的床层膨胀纯因气泡存在所造成,本文还导得了自由鼓泡流化床膨胀高度的计算式     

加压大型鼓泡床反应器内大小气泡气含率研究

在内径0.3m、高6.6m的加压鼓泡床反应器内采用床层塌落技术测量床层内的大小气泡气含率实验。由于大小气泡上升速度不同,床层塌落曲线存在一水平段,在此基础上,详细考察了表面张力、粘度、系统压力、表观气速对大小气泡气含率的影响,得出大气泡气含率随粘度和表面张力升高而升高,随压力升高而降低;小气泡气含率随粘度和表面张力升高而降低,随压力升高而升高;并根据质量守恒定理,进行了解释。     

相间传质对气泡聚并过程影响的实验研究

设计了一套双气泡聚并实验系统,考察了相间传质对气泡聚并过程的影响,气相采用非相变的N2,液相为挥发性的丙酮和乙醇水溶液. 利用该系统测定了25~50℃温度下,不同组分浓度、鼓泡频率和气泡直径时气泡的聚并特性. 结果表明,相间传质诱导的Marangoni效应使聚并时间随温度升高呈先减小后增大的趋势,聚并时间的分散性在较高温度下显著增大,采用聚并效率描述气泡聚并特性更合适;聚并效率在温度升高到一定程度后开始降低并趋于最小值,该值随溶液浓度增加而减小,稳定因子可定量描述Marangoni效应;鼓泡速率和气泡直径增加1倍,最小聚并效率分别减小50%和67%.     

池窑鼓泡对熔制玻璃质量和产量的影响

利用Flutank玻璃熔制过程三维计算机模拟技术,系统研究了鼓泡对熔制玻璃质量、产量的影响.结果表明:鼓泡使窑内熔体温度升高、流速加快,玻璃熔制、均化条件改善,微细气泡澄清条件变差,玻璃单耗降低.对文中选用的浮法窑,鼓泡能提高日产量23%,并维持原有的熔制、均化、冷却条件不变.池窑鼓泡后,日产量增加不会改变可见大气泡(半径小于0.5mm)的排除条件,但影响可见小气泡(半径小于0.25mm)和微细气泡(半径小于0.1mm)的澄清.模拟结果还揭示:鼓泡虽然略微降低出料口截面热均匀性,但不会出现分层现象.鼓泡管间距选择不当会产生有害的"沉降流".     

鼓泡反应器中幂律型流体流动与传质特性

很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。