快速流态化两通道模型

本文根据实验观测及文献资料,提出了一个快速流态化气固两通道流动模型.该模型综合考虑了固体颗粒在床内的轴、径向密度分布和颗粒的内循环流动,具有物理意义明确、模型参数少等优点.通过对文献及本实验的多组轴向空隙率分布数据的验算,获得了模型参数的经验关联式.计算表明,该模型可以较好地描述快速流化床内气固运动及颗粒密度分布的规律.     

供气系统对流化床气-固流动行为的影响简

流态化技术在过程工业中广泛应用。供气系统是流化床裂置系统的重要组成部分之一，本文总结了供气系统对流化床内气-固流动行为的影响，包括耦合作用形式、气泡流形式与相互作用，并讨论了气体分布板对流化床流动行为的影响，包括分布板气体流率的不均匀性、分布板进风方向的影响和分布板开孔率的影响。最后展望今后的研究重点方向。     

宽筛分颗粒流化特性实验研究

通过实验,比较系统地研究了气固流化床内,不同筛分组合的颗粒在流化状态时的气泡特征、轴向固含量和颗粒粒径分布、床层空隙率等特征。实验结果显示:宽筛分物系中的细颗粒,一方面可提高气泡聚并破碎频率,从而抑制大气泡的产生;另一方面可使颗粒整体流化高度增加,提高轴向固含量分布的均匀性及流化状态的稳定性。实验结果也表明,在表观气速一定的条件下,若逐渐增大颗粒粒径,则流化床空隙率逐步减小,细颗粒可有效地提高床层空隙率。     

降低气泡对流化床影响方法的探讨

流化床反应器的应用较为广泛,但是由于流化床内气泡的存在会对反应器内的传质效果带来不利影响,本文简述的提高流化气速使流化床操作向快速流态化发展以及在流化床内部添加内构件的方法,都是通过抑制或消除气泡等方法来强化气固间的接触从而达到提高气固传质效率的目的。     

循环流态化：（Ⅱ）气—固流动规律

循环流态化气、固两相流动行为是比较复杂的,它不仅取决于气体速度、颗粒循环速率以及气、固物性;而且受设备条件(床层直径、床层高度、进、出口结构、内部构件等),操作温度和压力等因素的影响。循环流态化气、固流动的基本特征,表现在局部结构上是存在颗粒的聚集现象,表现在整体结构上为存在颗粒浓度、气体、固体运动速度等的轴、径向不均匀分布。这种局部和整体宏观上的不均匀性,相互影响,相互关联,是表征循环流态化气、固两相流动行为的重要因素,也是研究和改善循环流化床反应器的基本课题。     

鼓泡流化床离散模拟中的一个局部空隙率模型

气固流化床离散颗粒模拟中通常采用面积加权平均法计算局部空隙率,不能较好地反映流化床中显著的非均匀结构特性.为了考虑非均匀结构对局部空隙率的影响,文中提出一个适用鼓泡流化床的局部空隙率模型.将流场划分为稀区(气泡区)和密区(乳相区);非均匀结构对密区局部空隙率的影响通过引入局部空隙率下限和非均匀影响系数描述;将提升管流动...     

循环流态化：（Ⅲ）气,固流动模型

根据气、固两相流动的基本特征,循环流态化气、固两相流动模型可分为局部流动结构模型及整体流动结构模型两类。局部流动结构模型主要描述床内稀相及絮状物相的局部分布及变化,而整体流动结构模型主要描述床中空隙率。颗粒速度以及气体速度轴、径向分布及变化,其中根据实用层次不同,整体流动结构模型可分为一维、一维两区及两维模型。本文对循环流态化气、固流动模型进行了分类评述,供循环流化床反应器设计时参考。     

鼓泡床中基于气泡结构的多相反应模型

气固鼓泡床是一个流动、传热/传质和反应多尺度时空耦合的复杂系统。其中介尺度流动结构（如气泡）对于气固相间传递起着关键性的作用。为了准确描述气固流态化系统中的“三传一反”行为,需要在合理物理简化的基础上建立介尺度模型。提出了基于气泡结构的多流体反应模型,考虑了介尺度非均匀结构对于鼓泡床内气固相间反应的影响;定义了基于气泡的反应非均匀因子修正双流体（TFM）传质反应模型,从而使模型更加易用。通过鼓泡床内的臭氧催化分解反应模拟,对模型进行了初步验证,模拟结果与文献结果相符。     

鼓泡床中基于气泡结构的多相反应模型

气固鼓泡床是一个流动、传热/传质和反应多尺度时空耦合的复杂系统。其中介尺度流动结构(如气泡)对于气固相间传递起着关键性的作用。为了准确描述气固流态化系统中的"三传一反"行为,需要在合理物理简化的基础上建立介尺度模型。提出了基于气泡结构的多流体反应模型,考虑了介尺度非均匀结构对于鼓泡床内气固相间反应的影响;定义了基于气泡的反应非均匀因子修正双流体(TFM)传质反应模型,从而使模型更加易用。通过鼓泡床内的臭氧催化分解反应模拟,对模型进行了初步验证,模拟结果与文献结果相符。     

垂直气固两相流动系统中颗粒群与气流之间的相互作用

本文对垂直气固两相流动系统中,从初始流态化到气力输送的整个区域内气固两相之间的相互作用规律进行了研究.结果表明,采用气体与颗粒群之间的曳力系数可以定量表征两者之间的能量交换过程.文章并讨论了不同操作条件下气固曳力系数的变化规律,并由此可见两相流系统中出现的不均匀状态(低气速时产生气泡,高气速时颗粒趋于聚集)均可用体系为使气流对颗粒群做功最小而采取的运动形态来解释.     

气固流化床中气泡流运动特征和空隙率径向分布

The flow behavior of the bubble in gas/solid fluidized bed is studied in multi-scales.A hypotheses of taking dispersed bubble as the continuous medium and the hydromechanics expression based on volume flux are proposed.The mathematical model of radial porosity distribution in the dense zone is developed.The radial distribution of the porosity is parabolic in nature according to the theoretical calculation and the calculated data is consistent with experimental data satisfactorily.     

Quantitative image analysis of bubble cavities in iron ore green pellets

Scanning electron microscopy and image analysis was used for quantitative analysis of bubble cavities in iron ore green pellets. Two types of pellets prepared with and without addition of flotation reagent prior to balling were studied. The bubble cavity porosity amounted to 2.8% in the pellets prepared without addition of flotation reagent prior to balling. When flotation reagent was added prior to balling, the bubble cavity porosity increased by a factor of 2.4 and the median bubble diameter was decreased slightly. It was also shown that mercury intrusion porosimetry is not suitable for determination of the distribution of bubble cavities. Finally, our data suggested that the difference in total porosity determined by mercury intrusion porosimetry and pycnometry between the two types of pellets was due to the bubble cavities.     

Wall effects in point probe measurements of radial bubble distributions

The point properties of bubbling systems have been calculated for various assumed bubble frequency and size distributions. Flat, linear and parabolic radial frequency distributions were considered for both uniform and non-uniform bubble size distributions.The point bubble frequency distribution, which is equivalent to the distribution measured by a probe inserted into the system, may not be representative of the distribution which actually exists in the bed. Due to a boundary effect, the theoretical probe output for larger bubbles is found to yield a peak in the bubble frequency toward the bed centre, even if the actual distribution is flat, the magnitude of the bias increasing as bubble size increases. Caution in using radial frequency profiles obtained by point probe methods is thus indicated.     

低压沸腾管内汽泡尺寸的测量与研究

沸腾工况汽液两相流汽泡尺寸的研究对于深入理解两相流动特性以及相关模型的发展具有重要意义。文中采用双探头光学探针对受热上升管内汽液两相流汽泡尺寸的径向分布特性进行了测量与研究。此外,通过对汽泡尺寸概率密度数的分析,得出了对应工况的两相流流型,根据理论分析及实验结果,总结了汽泡尺寸径向分布与流型的关系。     

Radial porosity in packed beds of spheres

A functional approach has been developed to investigate the radial porosity of mono-sized spheres in cylinders. Analytical and semi-analytical equations have been developed to calculate the local radial porosity and the radial porosity distribution, respectively, within a cylindrical packing structure. The analytical equations are based upon fundamental principles and are simple, straightforward and provide highly accurate results for the radial porosity with minimal computational prerequisites. The analytical equations have been developed for the fixed packing of identical spheres in cylindrical containers with D/d ≥ 2.0. The predicted results for the local radial porosity and the radial porosity distributions are benchmarked with an existing analytical equation and available experimental data, respectively, for mono-sized spheres in cylindrical containers.     

弹状流液弹区含气率分布的试验研究

采用光纤探针法和高速摄影法对垂直上升气液两相弹状流的液弹区含气率分布进行了试验研究,测试管径为15 mm。一种基于机器学习的图像处理技术用来识别气液两相界面,通过搭建气泡边界提取的神经网路系统,使用构建的气泡边界数据库对模型进行多次迭代训练,该方法可以有效地识别多种复杂类型的气泡边界。试验得到了弹状流液弹区的径向含气率分布曲线,结果表明,壁峰分布是液弹区含气率分布的主要形式,其中泰勒气泡的尾迹效应对分布形式有重要影响,尾迹的旋涡中心和含气率分布的峰值相对应。针对弹状流液弹区径向含气率分布的两个主要特征——中心局部含气率和壁峰位置,分别提出了相应的预测公式,且与本文的试验数据吻合良好。     

三相循环流化床中气泡上升速度的实验研究

开发了一种新型的光纤探头多相流气泡测试系统,可用于气－液两相和气－液－固三相体系中气泡参数的测定。应用此系统研究了三相循环流环化床中不同径同位置气泡的上升速度分布,气泡上升速度均值的径向布以及操作条件对这现任中分布的影响。     

带阻尼内构件鼓泡塔的研究(Ⅰ)——内构件对流速分布的影响

针对大型鼓泡塔径向流速分布不均易导致中心区域气体短路的问题,提出了在中心区域布置阻尼内构件改善流速分布的方案。冷模实验表明,阻尼内构件的加入可以有效地改善中心区域气-液流速分布,阻尼内构件尺寸对流速分布有显著影响。引入了阻力密度函数来表征阻尼内构件的影响,采用拟均相流动模型模拟含阻尼内构件的塔内流速分布,计算结果与实验测量值大体相符。     

气升式外环流反应器流体力学参数的轴径向分布

在气升式外环流反应器（Φ 0.09 m×1.8 m）内,利用压差法和双探针电导探头技术考察了不同表观气速下空气-水两相体系中气含率及气泡参数随轴径向位置的变化规律,测得了平均及局部气含率、气泡尺寸及分布、气泡上升速度、气泡频率以及气液相界面积,并从气液流场特征及气泡间相互作用等方面对实验结果作出分析。基于实验数据拟合出局部气含率随表观气速和轴径向位置的关联式。     

Local bubble behavior in three-phase fluidized beds

Bubble behavior, including bubble Sauter diameter, bubble rise velocity, bubble frequency and local gas holdup in different radial and axial positions, was measured using a dual electro-conductivity probe in air-water-glass beads fluidization systems. It has been found that the bubble characteristics differ significantly in various flow regimes, depending on the operating conditions; the radial distribution of bubble parameters also changes from one flow regime to another. Thus, it is necessary to employ local bubble behavior in the modeling of three-phase fluidized beds.