新型液固循环床提升管颗粒速度径向分布的实验研究

新型液-固循环流化床与常规液-固循环流化床的区别在于提升管底部入口结构和顶部出口结构的不同.实验装置为φ80×8000 mm有机玻璃床,新结构可在较高表观液速和较高颗粒循环速率下操作.利用光纤速度测量仪测量床内颗粒速度径向分布,得到了颗粒速度径向分布规律.通过对实验结果分析发现,新型循环流化床颗粒速度径向分布与较高的表观液速和颗粒循环速率以及由此引发的较大的边壁效应密切相关.     

液-固流化床中滤料流场及固含率分布

用PV4A测速仪和CFD数值模拟的方法对液-固流化床内滤料(固体颗粒)的流动行为进行了研究,得出了流化床内滤料的流场分布状况.试验结果表明:流化床中铜锌合金(KDF)滤料的运动速度和固含率随流化床高度的增加分别呈现出先上升后下降的趋势;而沿径向从中心至管壁则呈下降趋势.模拟结果显示的固相运动速度和体积分率的轴径向分布趋势与试验测定结果基本吻合.     

液-固流化床中液速分布与颗粒循环流动

通过理论分析和实验研究考察了液一固平板流化床中颗粒流和液流的运动规律,提出了将分散的颗粒流连续介质化的假设和基于容积通量的流休力学表达方式,建立了液体流动和颗粒循环流动的数学模型并定义了颗粒流与液流的有效粘度。理论计算表明,液体通量的径向分布为抛物线,液流有效粘度和液含率与表观液速有关：颗粒通量的径向分布也为抛物线且颗粒上流区与回流区的分界点在0.577D,循环流动强度取决于液含率和液体密度,但颗粒循环分界点的位置与颗粒类型和操作液速无关。实验观察支持模型预测结果。     

低固含率气-液-固循环流化床流动特性

应用基于互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器的高速图像采集和处理技术,实验研究了低固含率条件下,低密度大孔吸附树脂固体颗粒气-液-固三相循环流化床的流体力学行为,分析了操作条件、液相物性、颗粒性质等对床内的固体颗粒循环速率、相含率、气泡运动等特性的影响,得到了具有合理物理解释的实验数据和结果。     

耦合流化床提升管内固含率径向分布及沿轴向的发展

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃工艺,结合提升管与流化床的特点,建立了一套提升管与流化床耦合反应器大型冷态实验装置. 在不同操作条件下,采用PV-4A型光纤密度仪测定了提升管内固含率沿径向的分布规律. 结果表明,固含率径向分布整体上呈现中心小、边壁大的环-核结构分布特征;沿轴向向上,各径向位置上的固含率在颗粒加速区逐渐降低,在充分发展区趋于稳定,在颗粒约束返混区又有所升高;各径向位置上的固含率随表观气速增大或颗粒循环强度减小而减小,且均匀性变好;提升管上部流化床内颗粒静床高度只对颗粒约束返混区内固含率径向分布有影响,而对颗粒加速区和充分发展区的固含率径向分布影响较小;当表观气速较低或颗粒循环强度较大时,颗粒约束返混区上部局部固含率最大值出现在无因次半径f=r/R=0.7附近,此时局部无因次固含率es*=es/ 沿轴向在H>5.33 m时不再具有相似性;通过比较径向不均匀指数,得到轴向各区固含率径向分布趋于均匀的程度依次为：充分发展区>颗粒约束返混区>颗粒加速区. 利用实验数据回归出了局部固含率径向分布关联式,其平均相对误差在6%以内.     

流化床-提升管耦合反应器内固含率的轴向分布及流动发展

在耦合流化床反应器大型冷模实验装置上,考察了不同表观气速下FCC颗粒在耦合流化床内截面平均密度的轴向分布. 结果表明,反应器轴向固含率可分为底部流化床区域和上部提升管区域. 前者的密相区平均固含率随表观气速增大而减小;后者的平均固含率随表观气速Ug增大而增大,Ug<0.58 m/s时固含率分布均匀,Ug=0.70~1.04 m/s时提升管出口出现约束返混区(>8.62 m),Ug>1.16 m/s时提升管底部出现密度重整区(3.82~4.57 m)、加速平稳区(4.57~8.62 m)和出口返混区(>8.62 m). 确定了耦合反应器内提升管区域截面平均固含率的影响参数,并利用实验数据回归了平均固含率的轴向分布经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

气-液-固三相循环流化床局部相含率分布

应用自行开发的微电导探针测试技术,以玻璃珠(d_p=0.48 mm, ρ_s=2460 kg&#8226;m^-3)和苯乙烯颗粒(d_p=1.45mm,ρ_s=1264 kg&#8226;m^-3)为固相,空气为气相,水及0.05%、0.20% (质量)SCMC(羧甲基纤维素钠)水溶液为液相,对三相循环流化床(TCFB)的各相局部含率进行了同时测定.考察了不同表观液体速度、辅助液体速度、液体黏度及颗粒密度对局部相含率轴径向分布的影响. 在不同操作条件下,获得了1286套局部相含率实验数据. 给出了局部固含率和局部气含率与操作条件、流体物性及床层轴径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好.     

液固循环流化床换热器管束的固含率

在二维中试循环流化床中使用组合式固液分布器进行实验,考察下管箱表观液速,主分布器内径、主分布器下插深度,颗粒加入量和粒径对径向管束固含率的影响.结果表明:固含率随主分布器内径、颗粒加入量和下管箱表观液速的增加而增大,随粒径的增大而减小,随主分布器下插深度几乎没有变化;固含率不均匀度随颗粒粒径的增大而增大,随下管箱表观液速、颗粒加入量,主分布器下插深度增加而减小,但达到一定深度后,不均匀度不再随之减小,随主分布器内径几乎没有变化.在综合考虑各影响因素的基础上,提出计算固含率的经验公式,并用实验数据拟合了公式中的参数.     

液固流化床中颗粒循环运动机理的初步研究

液固流化床中颗粒循环运动机理的初步研究胡新辉朱家骅夏素兰石炎福（四川联合大学化学工程系,成都６１００６５）关键词：液固流化床颗粒运动径向液速分布１引言随着流态化技术在生物化工与能源等领域的不断推广应用,对液固流化床需要更深入的研究。以前的研究认为在...     

气液固三相循环流化床中气固相含率轴径向的分布

对气液固三相循环流化床中气固相含率沿轴径向的分布进行了实验研究和模拟。实验结果表明：与膨胀床相比，三相循环流化床内的相间接触较为充分；固含率轴向分布的一维沉降－扩散模型模拟值与实验值吻合较好。     

液体粘度对气液固三相循环流化床颗粒循环速度和流型特征速度的影响

实验的三相循环流化床以玻璃珠 (dp = 0.48 mm, ρs = 2460 kg(m(3) 和苯乙烯颗粒 (dp = 1.45mm, ρs = 1264 kg(m(3)为固相,空气为气相,水、0.05%、0.20% (mass) CMCS (羧甲基纤维素钠)水溶液为液相.实验研究了液体粘度、表观液体速度、表观气体速度、辅助液体速度及颗粒密度对颗粒循环速度的影响.随着液体粘度的增加,颗粒循环速度增加;随着表观液体速度和辅助液体速度增加,颗粒循环速度都增加;随着表观气体速度的增加,颗粒循环速度减小.低密度颗粒系统同高密度颗粒系统相比,低密度颗粒系统能提前从三相传统流型进入三相循环流型.实验还研究了液体粘度对低密度颗粒的起始液体速度和过渡液体速度的影响,为得到三相循环流化床的流型图提供了可靠的依据.     

Hydrodynamics of an inverse liquid–solid circulating conventional fluidized bed

An inverse liquid–solid circulating conventional fluidized bed (I-CCFB) is realized by injecting particles from the top of a conventional liquid–solid fluidized bed (0.076 m ID and 5.4 m height) that is operated in a newly developed circulating conventional fluidization regime located between the conventional and circulating fluidization regimes. The I-CCFB can achieve a higher solids holdup compared to both conventional and circulating liquid–solid fluidized beds. A new parameter, the bed intensification factor, is defined to quantify the increased solids holdup observed with external solids circulation. The Richardson–Zaki equation is shown to be applicable to the I-CCFB regime and can be used to correlate the slip velocity and solids holdup, both of which increase with the solids circulation rate. A new flow regime map is presented, including the I-CCFB and a variety of other liquid–solid fluidized beds.     

AN EXPERIMENTAL STUDY OF LIQUID-PARTICLE FLOW IN CIRCULATING FLUIDIZED BED

A liquid-solid circulating fluidized bed (LSCFB) is operated at high liquid velocity, where particle entrainment is highly significant and between the conventional liquid fluidized bed and the dilute phase liquid transport regimes. LSCFB has potential applications in the fields of food processing, biochemical processing, and petrochemical and metallurgical processing. It is well known that the flow characteristics in a liquid-solid circulating fluidized bed are different from those of a conventional liquid-solid fluidized bed. The limited studies available in literature do not provide complete understanding of the flow structure in this typical regime.

In the present work, experiments were carried out in a 0.0762 m ID and 3 m height laboratory-scale liquid-solid circulating fluidized bed apparatus by using various solid particles and tap water as fluidizing medium. In the experimental setup, two distributors (specially designed) were used to monitor solid circulation rate in the riser. The effects of operating parameters, i.e., primary liquid flow rate in the riser (Up), solid circulation rate (G_s), and particle diameter (dp), were analyzed from the experimental data. Finally, a correlation was developed from the experimental data to estimate average solid holdup in the riser, and it was compared with present experimental and available data in the literature. They agree well with a maximum root-mean-square deviation of 7.83%.     

串行流化床内气固流动控制

针对化学链燃烧分离CO₂技术特点,在一串行流化床（循环床+喷动床）冷态实验装置上,以CaSO₄载氧体为实验原料（d_p= 0.6 mm）,研究串行流化床气固流动特性。基于床内压力分布特征,提出将循环床（空气反应器）沿床高方向划分为鼓泡段和快速流化段2个流型区域,将喷动床（燃料反应器）沿床高方向划分为喷动段、鼓泡段和悬浮段3个流型区域,得出串行流化床内气固流动控制机理。研究并考察了循环床流化风速度、喷动床喷动风速度对串行流化床内反应器间（空气反应器和燃料反应器）气体串混、颗粒循环速率以及床层压降的影响。研究结果表明,流化风是床内颗粒循环的驱动力,流化风速度应控制在 3.77～4.05 m·s^-1;喷动风速度对床内颗粒循环以及系统稳定运行起着关键作用,建议将喷动风速度控制在0.42～0.56 m·s^-1。     

液固循环流化床的研究(Ⅰ)相含率及颗粒循环速率

在内径为140mm、高为3m的有机玻璃设备中对液固并流向上的循环流化床中两相流动特性进行了研究.相含率的研究表明,在循环流态化条件下,全床相含率轴向均匀分布;而径向具有显著的不均匀性,表现为中心区液相含率高,在r/R=0.7处液合率最低.颗粒循环速率的研究表明,在循环流态化区域,在一定的二次水流速下,颗粒循环速率不随总液速的改变而改变.由于在循环流态化下存在床层径向参数的不均匀性,因此床层的相合率与颗粒循环速率的关系与广义流态化方法预测的结果间存在差异,即在操作条件一定的情况下,床层内真实液合率比由广义流态化预测的低.     

高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟

在φ80 mm×8000 mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。     

新型液固循环移动床流动特性的实验研究

在新型液-固循环移动床反应-再生冷模装置中,以水-玻璃珠为液-固体系,对300 mm×3 000 mm的液-固循环移动床再生器内的操作域和流动特性进行了研究.实验结果表明,下料管出口和料位高度的相对位置对床层流动状态有较大影响,当料位高度高于下料管出口高度时,床层流动可以分为局部流化床区和移动床区两个区域.随着表观再生液速的增大,移动床区先后经历了移动床流动和散式流化床流动,移动床流动的操作液速为0～6.5 mm/s,散式流化床流动的操作液速为6.5～20.5 mm/s.随着表观再生液速的增大,移动床层各轴向高度颗粒平均速率均增大;表观再生液速超过一定值后,颗粒平均速率基本不变.在各轴向高度床层上,随着表观再生液速的增大,局部流化床区周向影响区中心夹角不断增大.