小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟

为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学(CPFD)理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础.     

流化床颗粒浓度信号的小波降噪分析

用小波分析去除噪声的方法,对气-固循环流化床中两相流颗粒浓度的实验数据进行分析,揭示流化床中两相流的流动规律。气固循环流化床提升管的颗粒浓度和压力波动信号的去除噪结果表明,小波分析方法能有效去除颗粒浓度和压力波动信号中的大部分噪声,其消噪效果优于传统的傅里叶变换滤波方法,且小波分析去噪方法能更加有效地辨别真实信号与噪声信号。     

65t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动特性模拟

用数值模拟的方法,对65 t/h低倍率油页岩循环流化床锅炉流动的特性进行分析。通过计算流体动力学软件Fluent,应用基于颗粒动理学理论的:Euler-Euler双流体模型,Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε湍流模型和Gidaspow气固曳力模型数值计算了循环流化床气固两相流动过程,并对循环流化床炉内的颗粒速度分布、压力分布、颗粒体积分数及粒径分布进行分析,验证了循环流化床内循环流动特性。     

三相流化床的流动特性预测

在１ｍ塔径三相流化床冷态试验基础上，采用因次分析和相似准则对试验数据进行处理，得到一种用相似准数关联的三相流化床流动特性预测模型．比较分析表明，此模型具有较好的预测准确性，可用于不同塔径三相流化床流动特性的预测，为三相流化床的工业放大提供指导．     

复合流化的烟气脱硫循环流化床气固相研究

针对常规循环流化床烟气脱硫技术中仍存在的问题,提出了复合流化的烟气脱硫循环流化床.在文丘里管内安装轴向叶片,形成了直流和旋流组合的流化方式,并采用试验和数值模拟相结合的方法研究了气固相冷态流动规律,与文丘里管直流流化的规律进行了比较.结果表明,这种非均匀布风的复合流化方式比直流流化方式提高了切向速度,增加了塔内颗粒的停留时间,提高了颗粒浓度,增强了湍流脉动,加强了横向的扩散与混合,有效改善了流场均匀性,而且流动更快地达到均匀分布,改善了脱硫塔内的流动.复合流化的烟气脱硫循环流化床技术是一项有应用前景的技术.     

循环床炉内气固两相流动特性的数值模拟探讨

基于循环流化床锅炉炉内流动特性,结合颗粒动力学理论和气体分子运动理论,给出了适用于模拟循环流化床炉内气固两相流动的k-∈-θ-kp湍流模型,即气相湍流流动采用标准的k-∈模型,固相湍流采用kp模型。该模型的优点是引用了颗粒平均温度的同时不仅考虑了颗粒湍动能自身的对流、扩散、产生和因流体作用而产生的耗散,而且考虑了颗粒相自身相互碰撞对流动脉动特性的影响。在此基础上,用Fortran语言编写了循环流化床内二维湍流气固两相流动的计算程序,并针对一台循环流化床装置进行了数值模拟和实验数据的对比,得到了较为满意的结果。     

埋管流化床内传热行为的微观尺度模拟研究

为了模拟埋管流化床内的流动和传热行为,将有限元方法(FEM)、基于非结构化网格的计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)结合,建立了CFD-DEM-FEM耦合方法,并在此基础上采用k-ε湍流模型及考虑颗粒间和气固间作用的多向耦合传热模型.通过计算结果从微观尺度探讨了埋管流化床内的传热机制,分析影响床内传热的关键因素,得到换热管壁周围固含率和传热系数的分布规律,考察了流化气速对埋管周围传热系数的影响.数值模拟结果与实验结果基本一致,证实了CFD-DEM-FEM耦合方法模拟复杂气固流动和传热的可行性和准确性,为进一步了解流化床内热传递行为的机理、准确预测各种流化床内的传热以及开展流化床内多尺度流动-传热-反应流的模拟奠定基础.     

双腔式流化床接收器内稠密颗粒的流动和传热特性模拟研究

聚光太阳能发电技术提供了一种可再生能源转换系统,其中接收器是聚光太阳能发电系统的关键部分.文中利用DDPM-DEM模型对双腔式流化床接收器内的稠密颗粒流动和传热过程进行数值模拟,模型中考虑了颗粒的流动、碰撞和传热作用.基于欧拉-拉格朗日方法对太阳能流化床颗粒接收器中的气固两相流动进行建模,辐射源相和接收器内辐射场的相互作用通过DO模型描述.得出稠密颗粒内循环流动可以增强接收器内颗粒与气体之间的热传递效果,同时接收器内的温度分布也更加的均匀,颗粒温度和气体温度都得到很大提高,分别达到1 400 K和1 200 K.     

在喷动流化床中用SiHCl3制聚颗粒硅的动力学研究

在一直径为 ８０ ｍｍ的喷动流化床反应装置系统中进行了三氯氢硅的氢还原反应实验．研究了 颗粒硅的生长速率与颗粒硅的初始粒径和三氯氢硅分压的关系,建立了颗粒硅的生长速率模型,并用实 验数据进行关联,得到如下的半经验、半理论模型,该模型能较好地与实验数据相吻合,实验结果证明了 用流态化技术进行颗粒硅生产的可行性．与西门子工艺相比,流化床工艺可以提高原料气的转化率,降 低能耗和氢配比．因而多晶硅的流态化技术研究有着很好的发展前景。     

流化床谷物干燥模型的研究

在实验研究的基础上,应用数理统计的方法,建立了流化床干燥玉米的回归教学模型,并对所确定的流化床干燥模型进行了实验验证,证明该模型能较准确的描述流化床干燥玉米时的干燥规律．此模型可为流化床干燥玉米的研究提供理论依据．     

多孔球三相流化床流动特性研究

对多孔球为团相的三相流化床流动特性进行初步研究．讨论气体空塔流速、液体喷淋密度、填料静止高度等因素时多孔球作团相的三相流化床流动特性的影响．根据实验数据，用微机回归得最小流化速度、床层压降、床层膨胀高度的计算公式．并和空心圆球为团相的三相流化床流动特性作了比较．     

气固流化床中不同颗粒的流动模式及其转变

利用声发射（AE）测量技术,针对不同的Geldart分类颗粒体系,结合声能量分析,得到不同颗粒流化时的流动模式.对于高密度聚乙烯（B类颗粒）,声信号能量沿床高呈现不同的变化规律,流化床呈现双循环的流动模式,床内存在大小两个循环,大小两个循环的分界线即为颗粒流化滞留区域;对于油菜籽（D类颗粒）,流化时为单循环流动模式,流化均匀的区域较小;对于双峰聚乙烯（A/C类颗粒）,颗粒流化时呈现单循环流动模式,流化均匀区域较D类颗粒大.对双峰聚乙烯颗粒,在内径为150 mm的流化床中加入不同量的结块,考察正常流化以及故障情况下的流动模式.实验发现,当体系内的结块直径到达8 cm时,流型将发生突变,由单循环流动模式转变为双循环流动模式,利用声信号能量的变化规律可以判定双峰聚乙烯颗粒的流化状况以及产生结块的位置.     

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.     

锥型布风板内循环流化床颗粒循环流率特性研究与预测

锥型布风板内循环流化床气化反应的关键在于采用合理循环流率。针对锥型布风板内循环流化床的控制参数:气化室风速、提升管风速、物料粒径和床层高度对循环流率的影响进行研究。研究表明:循环流率随着气化室风速、提升管风速、床层高度的增大而增大,当达到一定值后,颗粒循环流率的增长趋势逐渐平缓;循环流率随着物料粒径的增大而明显变小。此外还提出了循环流率关于控制参数的经验关联式,在本实验中,该关联式能较好的符合实验测量值。     

循环流化床提升管内稠密固液湍流的流体动力学模拟

为揭示循环流化床内稠密固液两相流动特性,对反应器内稠密固液湍流进行了流体动力学模拟.在考虑颗粒碰撞的欧拉-欧拉双流体模型的基础上,通过研究相间拖拽力模型和颗粒碰撞恢复系数的影响,建立了描述循环流化床内稠密固液湍流的流体动力学模型,并利用模型预测了反应器提升管中高浓度颗粒速度、体积分数分布和湍流特性.预测结果与实验结果符合很好,表明理论模型和求解方法有效.     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

循环流化床锅炉风室内流动特性及优化研究

一次风室是循环流化床锅炉的关键部件之一,其内部一次风流动分布的均匀性对循环流化床锅炉的高效运行至关重要。一次风气流分布不均匀会对锅炉燃烧产生不利影响,导致锅炉热效率降低。为了提高循环流化床锅炉的运行效率,采用数值模拟的方法研究设计合适的导流板。模拟结果表明,在一次风室内安装导流板后,一次风室内横截面处的气流速度不均匀性由81%降低到24%。为了验证数值模拟结果,采用了220 t/h循环流化床锅炉的缩小比例几何模型,在5种不同的实验条件下进行了可视化和速度分布均匀性实验。实验结果证实了数值模拟的正确性。此外,在一台220 t/h循环流化床锅炉上进行了热态实验。热态实验结果表明,在一次风室中加装导流板后,锅炉热效率由85.71%提高到88.34%,相当于每年节约5000 t标准煤,经济效益显著,证明了导流板的有效性。     

大颗粒流化床上升管内两相流动的数值模拟

以欧拉双流体模型和两相流体动力学理论为基础,采用湍流模型对上升管内固液两相流流化过程中两相速度分布、流场特性以及局部压力变化进行了模拟.结果表明管内颗粒存在非定型团聚现象,并对液固管流流场进行了分析.颗粒团聚及破散运动是导致管内局部压力波动和液相能量变化的主要原因.在同一条件下,模拟结果能够与实验结果较好地吻合,为进一步研究多相流化床和优化设计提供了有力的依据.     

内循环流化床气固分离区两相流实验研究

在φ２００试验模型上，对内循环流化床气固分离区进行了两相流实验研究，得到了强下旋流场的流动特性，以及下旋流风率、喷嘴风速、颗粒粒径和床高与床内粒子分离效率的关系曲线。     

污水源热泵污水侧流化除垢与强化换热性能

由小尺度污物引起的污垢等问题成为污水源热泵推广应用的瓶颈,该文首先探讨污水取水换热过程中污垢的形成机理;进而将液固循环流化床技术引入污水源热泵污水侧的防、除垢应用中,考虑碰撞应力以接触面中心呈对称分布的特点,对已有碰撞应力模型进行修正,并以垢层所受到的剥离力（液固两相流对垢层的剪应力与固体粒子对垢层的碰撞应力）来探讨液固循环流化床的防、除垢机理;最后进行液固循环流化床换热器防、除垢特性的实验研究。研究结果表明循环流化床换热技术可有效解决污水中小尺度污物所引起的污垢等问题。