环流循环除尘系统的开发(Ⅰ)除尘系统的性能

针对亚微米粉尘的除尘开发出了环流循环除尘系统.实验测试了环流循环除尘系统、环流式旋风除尘器、常规型除尘器的效率和压降.结果表明,环流循环除尘系统对分子筛的除尘效率达到了97%以上,分割直径d50为0.33～0.65μm,明显地高于B型和环流式旋风除尘器,压降小于3000Pa,只比B型旋风除尘器的单台压降高60%左右.     

EII型多管旋风分离器分离性能的试验研究

为了系统评价EII型旋风分离器的分离性能,探究了入口气速为6～20.5m/s,入口颗粒质量浓度为8.6～17.5g/m~3时,多管旋风分离器的分离效率和压降。结果表明:多管旋风分离器的分离效率随入口气速和入口颗粒质量浓度的增大而出现先升高后下降的趋势,多管旋风分离器的压降随入口气速的增大而增大。在相同实验条件下,与单个旋风子相比,多管旋风分离器的压降升高幅度为20%～25%,分离效率下降不大于2%,具有很好的细粉尘捕集能力。     

气体干法净化旋流吸附耦合设备压降特性

气体干法净化旋流吸附耦合设备将旋流分离和移动床吸附/过滤分离有机结合,可适应较宽的温度范围,为高温气体净化提供了一种新思路。在不加尘及不同的移动床循环速率和旋风入口气速下对该设备进出口静压差进行了测量和分析。实验结果表明,设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在0.4%以内;实验范围内,移动床循环量的大小对设备静压差没有影响;设备压降与旋风入口气速呈现出良好的二次方程（抛物线）关系;将设备实际压降划分为进口管路沿程摩擦损失、入口天圆地方摩擦损失、旋流体摩擦损失、内置移动床摩擦损失和出口管路沿程摩擦损失五个部分;获得了旋流体摩擦损失及设备实际压降与入口速度头的关联方程;该设备的阻力系数与普通旋风分离器相比,没有明显增大;初步加尘实验确认了旋风壳体与移动床之间旋流作用的存在,为进一步结构优化提供了参考。     

气体干法净化旋流吸附耦合设备压降特性

气体干法净化旋流吸附耦合设备将旋流分离和移动床吸附/过滤分离有机结合,可适应较宽的温度范围,为高温气体净化提供了一种新思路。在不加尘及不同的移动床循环速率和旋风入口气速下对该设备进出口静压差进行了测量和分析。实验结果表明,设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在0.4%以内;实验范围内,移动床循环量的大小对设备静压差没有影响;设备压降与旋风入口气速呈现出良好的二次方程(抛物线)关系;将设备实际压降划分为进口管路沿程摩擦损失、入口天圆地方摩擦损失、旋流体摩擦损失、内置移动床摩擦损失和出口管路沿程摩擦损失五个部分;获得了旋流体摩擦损失及设备实际压降与入口速度头的关联方程;该设备的阻力系数与普通旋风分离器相比,没有明显增大;初步加尘实验确认了旋风壳体与移动床之间旋流作用的存在,为进一步结构优化提供了参考。     

环流式旋风除尘器的工业应用

本研究工作在实验室研究的基础上 ,对环流式旋风除尘器进行工业放大 ,并对工业环流式旋风除尘器的分离效果和压降进行了测试。工业应用表明 ,环流式旋风除尘器处理量大 ,操作稳定 ,放大效应小 ;工业环流式旋风除尘器与常规型旋风除尘器相比 ,用于合成氨造气和复合肥车间干燥窑炉除尘的效率提高了 15 % ,压降降低了 4 0 %左右     

环流循环除尘系统的流场与性能

开发了环流循环除尘系统,建立了该系统分离柱内速度场模型,并结合大涡模拟对分离柱内的切向速度及静压分布进行模拟.测定了环流循环除尘系统分离柱内的静压场分布和流速场分布,并以分子筛-空气为实验物系测定除尘效率和压降.结果表明,流速场分布与模拟结果基本吻合.环流循环除尘系统的除尘效率接近布袋和静电除尘的水平,可用于除去工业窑炉烟气中的亚微米粉尘;压降仅比常规型除尘器的单台压降高60%左右.     

旋风分离器旋涡尾端测量及压力特性分析

采用多点压力传感器对旋风分离器轴向、径向不同位置的压力时间序列信号进行了测量分析,同时用液体示踪法对旋风分离器内流动进行了显示。结果表明,壁面压力在筒体段及锥体段的周向分布轴对称;锥体下口及料腿顶部区域,壁面压力出现陡降突变,周向分布不再对称,在相对分离器入口约270°方位处出现凹陷,压力降至最低;再往下壁面压力很快回升,又复现轴对称。这些特征可作为旋涡尾端的识别标志,由此识别的旋涡尾端位置与液体示踪显示的旋转的封闭液环位置几乎一致。试验还发现,当入口气速大于5m.s-1时,旋风分离器内外旋流区压力波动的频率不同,内旋流压力波动频率高于外旋流且随入口气速增减而增减,外旋流区的压力信号频率则不随入口气速改变;内旋流涡核碰到器壁处的壁面压力信号会同时具有内、外旋流两个主频率。采用壁面压力信号可以很好地研究旋风分离器旋涡尾端的位置及其动态特性。     

天然气净化用多管旋风分离器的分离性能

为了系统评价天然气净化用多管旋风分离器的分离性能,在线测量了入口气速6~24 m/s、入口颗粒浓度30~2000 mg/m3范围内多管旋风分离器的分离效率和分级效率. 结果表明,多管旋风分离器的分离效率和分级效率都随入口气速和入口颗粒浓度增大而提高. 与单管旋风分离器相比,在相同实验条件下,多管旋风分离器的分离效率下降2%~15%;单管旋风分离器基本能除净粒径大于10 mm的颗粒,而多管旋风分离器只能去除15 mm以上的颗粒. 多管旋风分离器的压降主要是内部单管旋风分离器的压降,占整个压降的80%~90%.     

环流循环除尘系统分离柱内旋风流场的基本分析

环流循环除尘系统是旋风分离技术上的一个重要突破,它成功地解决了用旋风分离器高效捕集亚微米粉尘(≤2μ)的问题,同时还具有压降低、操作弹性大等优点。而分离柱作为环流循环除尘系统的主要组成部分,对分离效果起着重要的作用。因此,对分离柱内部流场进行系统的研究十分必要。文章从柱坐标下理想流体的N-S方程和连续性方程出发,对环流循环除尘系统分离柱内旋风流场进行了系统的理论分析,推导出分离柱内理想流体的径向速度、切向速度和轴向速度的基本表达式,并将计算值和试验值进行了比较。研究结果表明,所采用的数学模型和计算公式是可行的。     

单双切向环流式旋风除尘器的比较

以粉煤灰 空气为实验物系 ,测定了单、双切向环流式旋风除尘器的除尘效率和压降。实验结果表明 ,双切向环流式旋风除尘器的除尘效率比单切向环流式旋风除尘器的除尘效率有所提高 ,压降比单切向环流式旋风除尘器的压降低 2 0 0Pa ,处理量有所增大     

水平矩形管内气液两相流界面波特性

<正>气液两相流中界面波的存在对传热、传质、阻力特性及稳定性都有很大影响。前人有关界面波的研究大多偏重于两相流中界面波的类型及其转变,而对其特征参数变化规律(如振幅、波长、频率和速度等)的研究则很少。但界面波对气液两相流流动阻力和流动结构影响机理的深入研究必须以了解界面波的各特性参数为前提,同时界面波有关特性参数的深入研究也可为气液两相流的数学理论化提供实验基础。 本文以气、水为工质,系统研究了水平矩形管内气液两相流的界面波特性。根据界面波在时域、幅域内的不同特征区别出了各种类型的波并给出了相应的波形和流型图。着重研究了界面波各特征量随气液两相流量变化的变化规律。     

往复式惰性多孔介质燃烧器的可燃极限及最大半周期

借助于先前推导的简化理论解，利用分段线性函数，构建了燃烧器内温度分布曲线、可燃极限和最大半周期。该解适用于绝热条件下往复式惰性多孔介质燃烧器。结果表明，当流速小于0.12 m·s-1时，理论解预测的可燃极限与实验取得了相同的趋势，增大流速可以获得较小的可燃极限。而流速大于0.17 m·s-1时，增大流速对扩展可燃极限的影响很小。同时，小孔径的多孔介质更有利于扩展可燃极限。预测的最大半周期与流速的乘积与固体和气体热容的比值呈线性关系;燃烧器的长度对最大半周期有显著的影响。增大燃烧器的长度将导致较大的最大半周期。预测的可燃极限和推导出的最大半周期为燃烧器的设计和进一步改善提供了指导。     

大孔径高气速单孔气泡形成

在内径为190mm的鼓泡塔内,研究了空气-去离子水系统在大孔径高气速条件下的单孔气泡形成。考察了五个不同的孔径,分别为4、8、10、15及21mm,孔口气速范围为0.8~154.8m·s^-1。以CCD摄像记录气泡的形状及尺寸,根据气泡长径比的变化,得到气泡初始形态转变时的临界孔口气速：当孔口气速低于20m·s^-1时,孔口气泡近似于球形,长径比小于1.1;当孔口气速大于50m·s^-1时,气泡呈现椭球形,长径比大于1.5。并对气泡尺寸与孔径及孔口气速进行关联,所得关联式对孔径大于3mm、孔口气速在10~80m·s^-1范围内所形成的气泡尺寸预测效果较好。     

旋风分离器高温流场的实验测量

引言 对旋风分离器内流场的认识是研究其分离过程的基础.长期以来,人们对旋风分离器内流场的结构、速度分布等进行了大量的测量和分析,认识到旋风分离器内是一个三维强旋旋湍流场.     

加压气升式内环流反应器流动特性

在连续进料的操作条件下,选用水、氮气等作为实验介质,在Φ600mm?000mm的耐压不锈钢环流反应器内进行了实验。获得了下降环隙以及中心导流筒气含率的实验数据,并根据所获得的实验数据给出了中心导流筒以及下降环隙的关联式。从能量衡算的角度出发,对中心气升式加压环流反应器进行了理论分析,根据能量平衡推导出了连续操作模式下液相循环速度模型。同时根据实验所获得的数据确定了模型参数,通过计算可以发现,循环液速会随空塔气速以及体系压力的增加而增大,但是液相循环速度不会随着这两个操作工况无限制的变化,当体系压力与空塔气速大于某个值之后,液相循环速度的基本趋于平缓     

天然气净化用旋风分离器气液分离性能

为了系统评价天然气净化用旋风分离器在含液量低时的气液分离性能,利用滤膜采样称重法和Welas在线测量法测量了旋风分离器在入口气速8～24 m·s^-1、入口液体浓度0.1～2 g·m^-3时的分离效率和粒径分布;对比了相同入口浓度下旋风分离器气液分离性能和气固分离性能的异同。实验结果表明,在入口气速为8～24 m·s^-1、入口液体浓度为0.1～2 g·m^-3时,旋风分离器的气液分离效率随着入口气速和入口液体浓度的增加而增大,而出口粒径分布范围变化很小;与气固分离相比,在相同的入口气速和入口浓度下,旋风分离器的气液分离效率要高2%～6%;另外,气液分离时出口液滴粒径不大于4 μm,而气固分离时出口有大于10 μm固体颗粒存在。     

增湿温度与气体流速对PEMFC阴极流道内液态水分布及排水影响

通过直条单流道可视化PEM单池研究了阴极流道内液态水的传递行为,给出了液态排水与流道进、出口压降间的直接关系。结合可视化与压降测量,开发一种评价流道内液态水积累及排出的新方法,考察了增湿温度与气体流速对流道内液态水分布及排水的影响。随着增湿温度提高,存水区域由流道下部向进口扩展。对于给定流道,存在一特定流速。在该流速下液滴临界直径与流道尺寸相当,流道内液态水积累最严重。在本实验条件下,该特定流速为2 m·s^-1。为了及时排出液态水,气体流速不能低于3 m·s^-1。     

基于粒子图像测速技术的流浆箱阶梯扩散器性能试验

采用粒子图像测速(PIV)系统对两种出口段型式阶梯扩散器的内流场进行了测试,得到了多种流量工况下阶梯扩散器轴向水平截面的速度分布、阻力损失及阶扩处空化等情况。测试结果表明,入口浆速为8～24m.s-1时,出口段横向速度分布在长径比为3～5时达到均匀,随后圆管出口段横向速度分布再由均匀发展到不均匀,而方管出口段的横向速度在达到均布后,后续流动没有明显不均匀的横向速度分布。入口浆速越大,对纤维的解絮越有利,但随着入口浆速的增大,流动阻力急剧增加,阶扩处空化区域增大,故在纤维充分分散的前提下,入口浆速以不超过空化的临界浆速为宜。研究表明,方管出口阶梯扩散器更适用于高速纸机,适当高的浆速和合适的形状尺寸是获得定量均匀、匀度好纸张的保证。     

Flow characteristics simulation of spiral coil reactor used in the thermochemical energy storage system

According to environmental and energy issues, renewable energy has been vigorously promoted. Now solar power is widely used in many areas but it is limited by the weather conditions and cannot work continuously. Heat storage is a considerable solution for this problem and thermochemical energy storage is the most promising way because of its great energy density and stability. However, this technology is not mature enough to be applied to the industry. The reactor is an important component in the thermochemical energy storage system where the charging and discharging process happens. In this paper, a spiral coil is proposed and used as a reactor in the thermochemical energy storage system. The advantages of the spiral coil include simple structure, small volume, and so on. To investigate the flow characteristics, the simulation was carried out based on energy-minimization multi-scale model (EMMS) and Eulerian two-phase model. CaCO₃ particles were chosen as the reactants. Particle distribution was shown in the results. The gas initial velocity was set to 2 m·s^-1, 3 m·s^-1, and 4 m·s^-1. When the particles flowed in the coil, gravity, centrifugal force and drag force influenced their flow. With the Reynold numbers increasing, centrifugal and drag force got larger. Accumulation phenomenon existed in the coil and results showed with the gas velocity increasing, accumulation moved from the bottom to the outer wall of the coil. Besides, the accumulation phenomenon was stabilized when φ > 720°. Also due to the centrifugal force, a secondary flow formed, which means solid particles moved from the inside wall to the outside wall. This secondary flow could promote turbulence and mixing of particles and gas. In addition, when the particle volume fraction is reduced from 0.2 to 0.1, the accumulation at the bottom of the coil decreases, and the unevenness of the velocity distribution becomes larger.     

漏斗型导流内构件对内循环三相流化床流体力学与传质特性的影响

通过增加新型内构件来改善内循环三相流化床的流体力学与传质特性,以实现化工、环保领导中追求高氧利用率的过程。针对此过程设计了3种不同结构参数的漏斗型导流内件并设置于导流筒顶端,分别测定反应器内气含率、液相混合时间、液体循环速度、体积氧传质系数的数据并分析其变化规律,以解析内件的作用机制。实验在有效体积39L,以空气为气相、水为液相、多孔泡沫颗粒为固相的反应器中进行,研究发现：漏斗型导流内件的设置使升流区气含率平均增大10%,体积氧传质系数kLa提高了15%,液相混合时间下降10%-25%;内件的设置可以改变液体循环速度,当表观气速<0.5cm/s时,液体循环速度加快,当表观气速>0.5 cm/s时,液体循环速度下降;此外,漏斗型导流内件的结构参数变化对流化床流体力学与传质特性有较大影响。结果表明,流化床内增加新型内构件并合理设置能够实现反应器效能的提高。