液固两相外循环流化床压力波动信号的统计及频谱分析

压力波动信号是表征流化床内流体运动特性的重要信息. 为了更好地了解液固外循环流化床内流体流动特征,在液固外循环流化床中,对床体壁面压力波动信号进行了时域、频域及自相关性分析. 结果表明,沿床体稳定流化段上的压力波动特征相似,流体流动和颗粒运动所引发的压力波动能量频带分别集中在0~10和30~40 Hz之间,压力波动的概率密度近似呈正态分布,液固两相外循环流化床中的压力波动信号介于周期信号和随机信号之间.     

循环流化床提升管内压力脉动特性

在大型循环流化床装置上,以200mm×12500mm提升管为对象,使用FCC催化剂颗粒粉料,实验测量了提升管内气固两相流的动态压力,分析了提升管内气固两相流的压力脉动特性和产生的机理。实验结果表明,提升管内气固两相流的压力脉动由两种不同成分的脉动叠加构成,一种为低频高幅值脉动,是由提升管的不稳定进料引起的;另一种为高频低幅值脉动,是颗粒簇运动、气固相互作用、气体速度脉动等多种因素耦合作用的结果。压力脉动的标准偏差分析和功率谱分析表明,压力脉动的强度随颗粒质量流率的增加而增大,但沿提升管轴向有一定程度衰减。压力脉动的量纲1和功率谱分析表明,低频高幅值的脉动在提升管轴向具有一定的相似性。     

循环流化床压力波动信号的小波多分形特征

循环流化床压力波动信号是研究床内流体动力学的重要线索.本文在150 mm×150mm×2000 mm的循环流化床上进行试验,测量了不同工况下床壁的静压力波动信号.对获得的压力波动信号进行连续小波变换,利用小波变换模极大计算所得的全局分解函数来计算具有相同正则性的点集的分形维数.所取得的小波多分形谱能够很好地描述压力波动信号的几何特征和局部尺度行为.本文提取的最大多分形谱、最大多分形谱对应的Lipschitz指数、Lipschitz指数宽度三个特征对描述循环流化床中的流态转变,具有很好的作用.     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

大颗粒循环流化床压力波动信号分析

应用功率谱分析法、R/S分析法及混沌分析法对大颗粒循环流化床压力波动信号的性质和组成进行了研究.功率谱分析法和R/S分析法从两个不同的角度均得出了压力波动信号中存在一定的周期成分,而混沌分析得出的关联维和K熵进一步证实了压力波动信号表面上是随机的,但实质上具有确定性,即表明大颗粒的气液固三相循环流化床的压力波动信号具有混沌信号的特征.     

基于小波变换的循环流化床压力波动信号除噪分析

采用基于小波分析和分形理论的除噪方法对压力波动信号进行除噪,并将由此方法得到的信号与常用的Fourier滤波滤去20Hz、40Hz频率以上所得信号进行对比分析,结果表明,所提出的除噪方法能客观、有效地去除噪声,而Fourier滤波方法提取信号不能完全去除噪声的干扰。此外,循环流化床波动频率带随操作条件的不同而有所差异,所以在用压力波动信号对循环流化床混沌特性进行研究时,不能象Fourier滤波那样截去某个频率段。     

循环流化床压力波动信号的间歇性分析

用小波变换模极大值的方法对循环流化床靠近床层底部和顶部压力波动时间序列进行多重分形分析,确定相应的压力波动信号的间歇性指数.结果表明循环流化床内气-固流动具有多重分形的特性,由间歇性参数随操作气速的变化可判断出由快速流化床向密相气力输送的改变,提出了新的判断循环流化床流型转变的方法,指出流型的转变沿提升管轴向并不是均匀一致同时改变,床层底部的转变要滞后于床层顶部.     

节涌流化床压力波动动力学研究(Ⅱ)模拟与实验

研究了节涌流化床多自由度随机波动模型参数,提出了确定气栓和料栓长度的试差迭代法、床层底部的“白噪声”扰动函数和床层表面的正态扰动函数.模型模拟计算的结果对于节涌流化床波动结构的动力学特征、压力波动的频谱特征和波动的传播与衰减等与实验结果取得了较好的吻合.     

气化炉内气体穿越液池过程压力波动特性

采用欧拉模型对室内合成气穿越液池的非定常流动过程进行了效值模拟.在分析气液两相流动特性的基础上,获得压力波动信号,通过快速傅里叶变换,分析了气流速度及静态液位对室内压力波动特性的影响,并将计算结果与文献实验值进行了对比,数值模拟结果与实验值一致.研究表明,洗涤冷却室内压力波动呈周期性变化.随着气流速度及静态液位高度的增加,压力波动幅度增大,主频能量提高,频率改变不明显,主要集中在3～4 Hz.气流速度对压力波动的影响较静态液位显著.     

循环流化床压力波动信号的小波多分辨率分析

在150 mm×150 mm×2000 mm循环流化床试验模型上,分别以50,100,200和400 Hz采样频率,采集床壁静压波动信号.应用小波多分辨率分析方法,将原始压力信号分解成各尺度信号,然后提取各尺度能量模特征值,用以描述流态化系统气固两相流动特性.研究了采样频率、测点高度、表观气速等因素对分析结果的影响.本文结论有助于深入理解流态化系统流体动力特性规律.     

分布板开孔率对气固流化床流动特性的影响

在内径0.14 m,高1.6 m的气固流化床中,以空气和流化催化裂化颗粒为气相和固相,采用PV-6A型光纤测速仪和U形管压差计分别测定三种不同开孔率分布板时的颗粒浓度分布和分布板压降,同时应用流体力学软件Fluent 6.2分别对三种不同开孔率分布板压降,径向固含率分布进行了模拟计算,模拟结果与实验值吻合较好.研究结果显示,分布板压降随开孔率的增大而减小,分布板开孔率大于0.86%后对压降影响较小;径向固含率波动随开孔率的增大而增大,开孔率0.46%的分布板径向固含率分布曲线波动最小,气固分布最均匀.     

节涌流化床的压力波动特性

实验研究了流化床流型结构与压力波动的关系,测定了节涌流化床气栓和料栓内的压力波动特性。实验结果表明节涌流化床气泡内压力并非常数而是波动的,但不存在压力梯度,这对进一步认识流态化两相理论有重要意义。     

基于小波变换的气固流化床压力波动信号的分析

将小波分析技术应用于气固流化床压力波动信号的分析中,在不同尺度上提取信号能量特征,由此来对压力波动信号中所含丰富信息进行分析,提出了应用小波分析技术来判别流化床从固定床向鼓泡床转变的新方法,并确定了起始流化速度的范围。初步研究表明,所提取的特征信息反应了气固流化床从固定床向鼓泡床转变的过程,通过此特征信息可以确定流化床的起始流化速度的范围。     

多层三相流化床流动特性的研究

针对多层三相流化床进行冷模试验,以饱和KCl溶液为示踪剂,采用电导法测定不同液速、气速和固相浓度条件下液相流体在床内的停留时间分布曲线、平均停留时间。采用多釜串联模型得到模拟参数以及其返混特性随着各操作参数变化的情况。结果表明：液相速度对平均停留时间影响显著,随液速增大而急剧减小;气速和载体对平均停留时间影响较小,随着气速和载体量增加平均停留时间均呈下降趋势。液相返混程度随气相速度增加而增加,随液相速度和载体含量的增加而减小。     

粉末涂料的流态化特征及流化床设计

通过试验和观察,研究了粉末涂料的流态化特征,提出了粉末涂料流态化质量的评价方法。从改善粉末涂料流态化质量出发,对粉末颗粒生产提出要求,介绍了流化床设计中的注意事项。     

气-固流化床压力脉动信号的多尺度熵分析

采用多尺度熵算法对气-固流化床内4种典型流型的压力脉动信号进行研究,分析了其内部多尺度动力学特性。结果表明:不同流型由于其动力学特性不同,导致压力脉动信号的多尺度排列熵值存在差异。在小尺度下4种流化型态的多尺度熵值都是随着尺度的增加近似呈线性增长,在大尺度下熵值的增长十分缓慢。此外,利用多尺度熵值变化速率特征识别气-固流化床内的流型,是一种新的流型辨识方法。     

循环流化床颗粒浓度波动信号多重分形测度分析

由于循环流化床气－固两相流动规律相当复杂，使得至今对其流动规律的认知仍不足以直接用于循环流床的工业设计与放大。近十多年来，确定性混沌理论已被用于循环流化床动力学特性的研究，与其密切相关的分形理论也被用于流化床流动特性的研究。然而，这些研究所用均是采用单分形理论，而单分形理论对解释循环流化床复杂的非线性气－固流动行为显得能力不足。为了探讨循环流化床内颗粒流体系统非线性、非均匀性和混沌特性机理。本文引入不同测试多重分形分析的方法，用小波变换模极大值与多重分形测度分析方法相结合，检测循环流化床颗粒浓度波动信号奇异性并得出多重分形奇异谱。结果表明循环流化床颗粒浓度波动信号具有明显的多重分形特性。小波变换多重分形方法可以用来描述床内颗粒流动特性，为探讨循环流化床颗粒流体系统非均匀机制提出了一种新的方法。     

硅粉流化床中颗粒浓度信号非线性分析

以硅粉为原料,空气为介质,采用PV4A型颗粒测试仪测定了φ150mm×1000mm的有机玻璃管流化床中不同轴/径向位置处颗粒浓度波动信号.利用小波分析对颗粒浓度信号进行多尺度能量分析,并确定最佳小波函数和分解尺度,考察了不同尺度下信号能量分率随操作条件的变化.     

气-固流化床压力脉动信号的多尺度排列熵分析

采用多尺度排列熵算法对气-固流化床内4种流型的压力脉动信号进行研究,结果表明:不同流型由于其动力学特性不同,导致压力脉动信号的多尺度排列熵值存在差异——4种流花形态的排列熵值都是随着尺度的增加而增大,其中固定床在大尺度上熵值最大,气力输送床在小尺度上熵值最大,鼓泡流化床在所有尺度上熵值最小;此外,多尺度排列熵值变化速率特征是流型辨识的新指示器。