导向管充气喷动床流动行为研究

在直径92mm的导向管喷动床内，引入充气，对充气对喷动床环形区内颗粒床层的压降、颗粒循环速率以及环形区内气体分布进行研究．研究发现：在临界充气速度范围内，环形区内颗粒床层的压降、颗粒循环速率均随充气速度增加而增加；环形区内气体速度随充气流量的增加而增加，且存在一个使颗粒床层保持稳定移动床的临界充气速度．建立导向充气喷动床的流动行为数学模型，计算值与实验值吻合，可作为导向充气喷动床设计与操作的参考。     

管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

多孔介质随机堆积填充床内流体流动的数值模拟研究

采用离散单元法（DEM）构建了多孔介质填充床内颗粒随机堆积结构,运用计算流体力学（CFD）对填充床内部的流体流动进行数值模拟,探究不同入口速度下床层内部流体流动的分布规律。结果表明：在小管径-粒径比填充床的床层中心截面处,流速分布存在局部不均匀性,颗粒表面和床层末端出现了明显的漩涡,床层末端处的漩涡几乎占满了整个流道;随着进口速度的增加,床层颗粒表面的漩涡个数增加,床层内部速度变化剧烈,有利于不同流体的互相掺混。     

粉-粒双层滤料颗粒床对PM2.5的过滤特性研究

为了提高颗粒床对微细粒子的过滤效率,研究了一种粉-粒双层滤料颗粒床过滤器.在内径为100mm的颗粒床过滤实验装置上,对发烟剂产生的微细烟尘粒子进行了过滤试验,采用Welas3000气溶胶粒径谱仪测试床层前后的烟尘浓度和粒径分布,计算全粒级过滤效率和各粒径分级效率.结果表明:颗粒床进气烟尘粒子浓度为138 578.32~187 749.77个/cm3,粒径分布(以颗粒数计)为X50=0.401μm,X95=0.598μm;150mm厚、粒径为0.3~1mm的单一轻质颗粒层在过滤气量为1.413~4.239m3/h时,50min的平均过滤效率为85.317%~89.915%;而由3.0mm厚、粒径为0.106~0.75mm的粉体层和150mm厚、粒径为0.3~1mm的轻质颗粒层组成的粉-粒双层滤料颗粒床的过滤效率为99.805%~99.873%,过滤效率明显提高;过滤气量为2.826m3/h时,粉-粒双层滤料颗粒床17h的平均过滤效率为99.941%,证明可以高效过滤亚微米粒子.     

温度对吸附相反应技术制备纳米TiO2的影响

为了研究温度对吸附相制备过程中吸附和反应的影响，在SiO2表面利用吸附相反应技术制备了不
同温度下的TiO2纳米粒子.经过电子色散能谱仪和X射线衍射仪(XRD)对0~80 ℃样品的质量分数和晶粒粒
径分析表明，载体表面Ti摩尔分数和晶粒粒径曲线在40~60 ℃有一个突变，而在其他温度范围则呈现比
较平缓的变化.透射电子显微镜(TEM)照片显示样品存在着两个不同的形貌特征：均匀覆盖表面的黑色区
域和少量粒径在几十个纳米的单一粒子.根据硅胶表面的吸附特性构建了吸附层的形成、随温度变化以及
其中的反应过程理论，并在此基础上提出吸附层在法线方向和切线方向均存在不均匀性，法线方向上吸
附层存在化学吸附和物理吸附两种状态，对应于Ti摩尔分数温度曲线上的两个平台；切线方向上吸附层
厚度不等导致粒子大小的分布.     

水轮机混凝土蜗壳内部液固两相流动数值模拟

针对长期运行于含沙水流的水轮机混凝土蜗壳,对蜗壳内部单相及液固两相流动规律进行数值模拟,研究了运行负荷、粒径大小及颗粒浓度对蜗壳内部流动规律的影响.结果表明:不同负荷下蜗壳内部速度场和压力场分布相似,仅在数值上发生变化;在进口颗粒体积分数不变时,随粒径的增加,沉降在蜗壳底部颗粒浓度增加,蜗壳底部颗粒体积分数最高达到16.83%;在相同粒径下随颗粒进口体积分数增加,蜗壳壁面颗粒体积分数增加,对蜗壳造成的磨损较为严重,颗粒与壁面的碰撞程度增加,较易引起水轮机的空蚀.     

水平井岩屑床层移运动的规律分析

在环空紊流场作用下岩屑床呈具有特定本构关系的浓缩流动介质．本文由岩屑床层移（剪切）运动的内在机理与物理模型出发，研究层移颗粒微观运动的能量平衡与交换，得到了层移床的本构关系和流动速度场方程，以及层移床转静止床的临界水力条件，层移岩屑床的最大厚度，岩屑床的流动能力与流动阻力．阻力方程中考虑了层移床的承压特点及其与环室内外壁的不同摩擦特性．结果表明层移床的结构应力导致其运动失去关于环空几何中心的对称性，流动中心向钻具侧偏移及层移岩屑床的显著增阻效应．     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

一种纤维素/钛白粉阳离子交换扩张床吸附剂

为了使得扩张床吸附技术更好地用于蛋白质分离，提出一种含有羧甲基阳离子交换基团的扩张床吸
附剂.采用了反相悬浮热再生法，将超细钛白粉包埋于再生纤维素骨架之中，制备成均质型纤维素/钛白粉
复合微球；再以复合微球作为扩张床吸附基质，用环氧氯丙烷交联后与一氯乙酸反应，得到羧甲基阳离子
交换型扩张床吸附剂；测定了吸附剂在扩张床中的扩张特性和蛋白质吸附性能.结果表明，该吸附剂具有
良好的扩张床膨胀和吸附性能，每升吸附剂的溶菌酶饱和吸附容量达98.7 g，扩张床中蛋白质穿透曲线形
状与填充床基本相似，每升吸附剂的10％穿透吸附容量可达到69.3 g溶菌酶.     

复合式干法分选机中床层物料的运动分析

以动力学理论为基础，分析了复合式干法分选机中床层项、底部物料的受力情况，结果表明该干选机中物料受多种力的综合作用，处于床层上、下部的物料形成正反方向速度梯度而向各自的方向运动，即在横断面上产生螺旋运动，物料在横断面上经过多次反复分选，从给料端到排料端形成灰分由低到高的多种产品，物料在纵断面上的受力分析表明：分选机激振力方向应与分选床横向有一定角度，这样，激振力在分选床纵向的分力可促使分层后进入床层底部的高密度物料尽快向矸石端移动，后续入料中的高密度物料也可迅速进入底层，从而完善分层和分选；同时，此分力也可促使整个床层向矸石端移动，提高设备的处理能力。     

喷动流化床中杆状颗粒混合特性的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学-离散单元法（CFD-DEM）模型对杆状颗粒在喷动流化床中的流动及混合行为进行数值模拟研究,其中杆状颗粒采用超椭球模型进行描述. 通过模拟结果,考察流化气速、喷动气速和颗粒形状对流动与混合的影响. 结果表明,杆状颗粒在喷动流化床中的流动具有典型喷动床的喷动特性;提高喷动气速与流化气速均有助于颗粒混合,且流化气速对流动与混合的影响大于喷动气速. 颗粒形状主要通过颗粒互锁与颗粒长轴取向一致性这2个因素影响颗粒混合,提出较简单的方法用以量化颗粒长轴取向的一致性. 在上述2个因素的作用下,当杆状颗粒长径比较小时,增加长径比会抑制颗粒混合;当长径比较大时,增加长径比会促进颗粒混合.     

超临界流体技术制备中药超细粉体

颗粒细、药效好、用量少已成为现代中药制剂的必然发展趋势。利用近年提出的超临界流体辅助雾化过程成功制备出了中药复方肝炎制剂的超细粉体,系统分析了混合器压力和温度及进液速率对微粒形态、粒径和粒径分布的影响。结果表明：利用超临界辅助雾化过程,以水和乙醇的混合溶液为溶剂,可制备出粒径范围为1.0～5.0μm的复方肝炎超细粉体,且大部分粒子形态呈完整的球形。各影响因素对粒径及粒径分布均有不同程度的影响,其中混合器压力及溶液浓度对粒径及粒径分布的影响最明显,进液速率次之,混合器温度的影响较小。在操作范围内较为理想的工艺条件为混合器压力为14 MPa,温度为60℃,进液速率为4.5 mL/min。     

A stochastic model of bubble distribution in gas-solid fluidized beds

On the basis of the Langevin equation and the Fokker-Planck equation, a stochastic model of bubble distribution in a gas-solid fluidized bed was developed. A fluidized bed with a cross section of 0.3 m×0.02 m and a height of 0.8m was used to investigate the bubble distribution with the photographic method. Two distributors were used with orifice diameters of 3 and 6 mm and opening ratios of 6.4% and 6.8%, respectively. The particles were color glass beads with diameters of 0.3, 0.5 and 0.8 mm (Geldart group B particles). The model predictions are reasonable in accordance with the experiment data. The research results indicated that the distribution of bubble concentration was affected by the particle diameter, the fluidizing velocity, and the distributor style. The fluctuation extension of the distribution of bubble concentration narrowed as the particle diameter, fluidizing velocity and opening ratio of the distributor increased. For a given distributor and given particles the distribution was relatively steady along the bed height as the fluidizing velocity changed.     

液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究

设计了两种用于液固循环流化床换热器中的颗粒分布板,利用CCD图形采集与处理系统对液固循环流化床中的两相流动特性进行了研究.讨论了有无分布板、分布板开孔率、安装高度及操作条件对颗粒分布的影响.实验结果表明:在换热器下管箱安装颗粒分布板,当循环流速较高时,能有效的改善固体颗粒在床层中的不均匀分布;分布板的开孔率越小,固体颗粒径向分布的不均匀度越小,但床层颗粒浓度也变小;随着循环液速的增加,粒径的减小以及颗粒加入量的增加都会减小颗粒径向分布的不均匀度.     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

Numerical investigation of particle saltation in the bed-load regime

This paper numerically investigates particle saltation in a turbulent channel flow having a rough bed consisting of 2–3 layers of densely packed spheres.In this study,we combined three the state-of-the-art technologies,i.e.,the direct numerical simulation of turbulent flow,the combined finite-discrete element modelling of the deformation,movement and collision of the particles,and the immersed boundary method for the fluid-solid interaction.Here we verify our code by comparing the flow and particle statistical features with the published data and then present the hydrodynamic forces acting on a particle together with the particle coordinates and velocities,during a typical saltation.We found strong correlation between the abruptly decreasing particle stream-wise velocity and the increasing vertical velocity at collision,which indicates that the continuous saltation of large grain-size particles is controlled by collision parameters such as particle incident angle,local rough bed packing arrangement,and particle density,etc.This physical process is different from that of particle entrainment in which turbulence coherence structures play an important role.Probability distribution functions of several important saltation parameters and the relationships between them are presented.The results show that the saltating particles hitting the windward side of the bed particles are more likely to bounce off the rough bed than those hitting the leeside.Based on the above findings,saltation mechanisms of large grain-size particles in turbulent channel flow are presented.     

雷诺数对气固两相圆湍射流影响的实验研究

为了探求气固两相圆湍流射流的特性，研究了不同雷诺数对气固两相圆湍射流的影响.在水平圆喷口近场处使用了粒子图像测速技术(PIV)，对雷诺数分别为6 230、10 010时的气固两相湍流射流进行测试.采用3种粒径的玻璃微珠作为示踪粒子.获得了距喷口出口截面轴向距离为3倍喷口内径处的示踪粒子速度矢量分布.分析比较了不同雷诺数下气相拟序结构对于颗粒扩散的影响.结果表明，随着雷诺数的增大，大颗粒受气相流场的作用更大，颗粒沿轴向的运动刚性加强，颗粒跟随主气流前进的趋势更加明显     

Cold-state spout-fluidizing characteristics of high-carbon ferromanganese powders

The spout-fluidizing characteristics of high-carbon ferromanganese powders with different sizes and masses were studied via a plexiglass spout-fluidized bed with an inner diameter of 30 mm and a height of 1000 mm.The relationships between bed voidage and such parameters as bed height,particle size,fluidizing air velocity,and air flow were obtained.Experimental results show that the powder material with high density can be fluidized in the spout-fluidized bed where the particle size is a key factor influenci...     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(I)——催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析 ,通过模拟计算 ,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响 .模拟结果表明 ,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著 ;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(Ⅰ)催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析,通过模拟计算,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响.模拟结果表明,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率.