循环流化床脱硫反应器气固两相流动模拟

为加深对循环流化床脱硫反应器的流动特性的认识,本研究采用双流体模型,耦合非均匀曳力模型和颗粒动力学理论,使用非均匀的修正的Syamlal O?Brien曳力模型考虑颗粒团聚现象对气固流动的影响,对循环流化床脱硫反应器中的流体力学特性进行了数值模拟。模拟得到的时均颗粒浓度和压降值与实验数据具有较好的一致性,验证了模拟方法的可靠性。颗粒速度的时间序列和概率分布函数显示,在反应器壁面附近区域均存在颗粒的向上、向下运动,在床层内颗粒总体上向上运动,同时还存在微观的内循环运动。模拟结果为颗粒速度的径向非均一分布提供了合理的解释,较Gidaspow模型有更好的适用性。     

低密度循环流化床局部颗粒速度的轴径向分布的研究

在高8m,内径186mm的循环流化床中,利用光纤激光多普勒测速仪测量了FCC颗粒的局部速度沿轴径向的分布。实验结果表明:局部颗粒速度沿径向分布是不均匀的,床中心区域分布比较平坦,近壁环形区域分布较陡,颗粒沿轴向运动有较长的加速段。由实验数据回归得到预测低密度循环流化床局部颗粒速度的经验关联式。     

bubble-based EMMS/PFB模型的建立及在加压流化床浓相段的应用

基于多尺度分解和能量消耗分析方法,结合压力下锥形分布板射流床气泡直径关联式,建立了一个适于加压流化床（PFB）的能量最小多尺度模型--bubble-based EMMS/PFB模型。应用此模型模拟一个二维加压射流床,分析了操作压力、位置高度、空隙率及剩余速度对非均匀因子的影响。通过模拟结果与实验数据的对比,发现该模型相比于Gidaspow模型,能够更准确地模拟加压射流床内颗粒浓度的分布状态及颗粒靠近壁面处的速度变化;将这种曳力模型应用到流化床浓相段的模拟,预测了床内颗粒浓度瞬时分布及沿轴向的时均值分布、颗粒的速度分布等流动行为,使流化床浓相段的气固流动行为可视化,对流化床的设计、放大有一定的指导作用。     

bubble-based EMMS/PFB模型的建立及在加压流化床浓相段的应用

基于多尺度分解和能量消耗分析方法,结合压力下锥形分布板射流床气泡直径关联式,建立了一个适于加压流化床(PFB)的能量最小多尺度模型——bubble-based EMMS/PFB模型。应用此模型模拟一个二维加压射流床,分析了操作压力、位置高度、空隙率及剩余速度对非均匀因子的影响。通过模拟结果与实验数据的对比,发现该模型相比于Gidaspow模型,能够更准确地模拟加压射流床内颗粒浓度的分布状态及颗粒靠近壁面处的速度变化;将这种曳力模型应用到流化床浓相段的模拟,预测了床内颗粒浓度瞬时分布及沿轴向的时均值分布、颗粒的速度分布等流动行为,使流化床浓相段的气固流动行为可视化,对流化床的设计、放大有一定的指导作用。     

稠密固液循环流化床内流体湍流脉动对颗粒分散的影响

通过计算流体动力学模拟研究了固液循环流化床内流体湍流对高浓度颗粒的扩散作用。根据湍流机制下高浓度颗粒在液体中的分散机理,建立了同时考虑颗粒碰撞、流体拖拽和流体湍流扩散输运的欧拉-欧拉双流体模型。利用该模型对稠密固液循环流化床提升管内颗粒的分散运动进行了数值模拟,预测出颗粒轴向速度和体积浓度的径向分布,与相应条件下的实验数据符合很好。表明考虑流体湍流扩散输运的理论模型更能精确预测高浓度颗粒在循环流化床提升管内的运动情况;也表明即使针对以颗粒碰撞为主的稠密固液湍流体系,尺度较大的流体湍流涡也会因促使颗粒扩散输运,影响颗粒空间分布。工作为稠密固液循环流化床内两相流体动力学分析奠定了基础。     

循环流化床中流动结构的动态变化

采用激光相位多普勒粒子分析仪（ＰＤＰＡ）测量了二维循环流化床中局部颗粒运动行为及流动结构．通过将ＰＤＰＡ采集的数据进行动态图形化处理，研究了稀、密相的结构以及颗粒聚团的形成和分解．研究结果表明：在循环流化床中不仅存在稀、密两相的不均匀流动结构，而且密相和稀相自身内部也存在不均匀性；颗粒聚团的形成和分解是一个动态过程，颗粒间不同速度造成颗粒相互碰撞，密相能够分解形成稀相，稀相能够合并成为密相．在流动过程中稀相、密相及介于稀、密相间的乳相以动态的形式存在和分解，形成复杂的动态流动结构．     

基于DEM方法的旋转流化床纳米颗粒流动特性研究

基于DEM方法利用MFIX软件分别模拟了两种不同粒径纳米颗粒在旋转流化床内的流动。模拟结果与以往实验结果进行比较发现结果吻合较好，验证了旋转流化床模型的准确性和可靠性。对纳米颗粒在旋转流化床中的运动过程进行数值模拟，加入范德华力，得到了纳米颗粒分布、纳米颗粒速度矢量分布以及纳米颗粒床层压降在不同离心加速度下随气速的变化。结果表明，少部分纳米颗粒在旋转流化床上部游离，其余颗粒随旋转流化床运动，当纳米颗粒上升到60°旋转角附近时，颗粒出现回落，然后进行反复运动，由于纳米颗粒的运动受到颗粒堆积的影响，最终纳米颗粒在旋转流化床底部往复循环。纳米颗粒在旋转流化床内的压降均随离心加速度和气速的增加而增加，相同条件下TiO2颗粒的床层压降大于Al2O3颗粒的床层压降，而且与TiO2相比Al2O3颗粒先达到稳定状态。     

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.     

用颗粒流的动力学理论模拟提升管反应器流动特征

引　言大量实验结果[1～ 3]表明 ,循环流化床内气相和颗粒相的两相流体系中 ,颗粒浓度在提升管的横截面上存在显著的非均匀分布 .颗粒在某些条件下聚集于管壁 ,在某些条件下也可能聚集于管中央[4 ].颗粒浓度分布的非均匀性可以分为两种类型 ,一是颗粒层 (Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｌａｙｅｒｉｎｇ) [5 ],其微观结构近似颗粒固定床 ,颗粒在沿平均速度方向上有排列成床的趋势 ,但仍保持流体特性 ;另为颗粒群(Ｐａｒｔｉｃｌｅ -Ｐａｃｋｅｔｓ) [6 ],颗粒群在流化床中的行为如同单相湍流中的流体涡团 ,作无规则运动 ,不断地形成、分解 .催化裂化提…     

气-固环流反应器内瞬态流体力学特性的数值模拟

采用双流体模型和颗粒动力学理论,并考虑颗粒团聚现象对气固相间曳力的影响,对气-固环流反应器内的流体力学特性进行了数值模拟。模拟的时均固含率和颗粒速度与实验数据具有较好一致性,验证了模拟方法的可靠性。模拟结果表明：气-固环流反应器内瞬态固含率的分布具有典型聚式流态化的非均匀特征;压力脉动沿床层轴向的分布在一定程度上定性反映了气泡运动的信息;颗粒速度的时间序列和概率密度分布函数表明,床层各径向位置均存在颗粒的向上、向下运动,颗粒主体在床层内向上运动的同时还存在微观的内循环运动,模拟值为颗粒时均速度的径向非均一性宏观分布提供了合理的微观解释。     

循环流化床内颗粒运动的预测与测量

本文提出了一种二维气固流动的数值计算模型，它考虑了循环流化床中颗粒的脉动和颗粒间磁撞等因素。该模型将颗粒运动的脉动考虑成一种基于气流脉动频谱的随机Fourier级数，称为脉动频谱随机轨道模型（FSRT）。这一模型可用于预测循环床中颗粒相的速度、颗粒轨迹和颗粒相浓度。对循环床中颗粒相速度和浓度进行了测量，并与FSRT模型的计算结果进行对比，同时对循环床中颗粒运动的一些行为也进行了预测。     

Numerical simulation of flow behavior of agglomerates in gas–cohesive particles fluidized beds using agglomerates-based approach

Flow behavior of gas and agglomerates is numerically investigated in fluidized beds using a transient two-fluid model. It is assumed that the particles move as agglomerates rather than single particles in the gas–cohesive particles fluidized beds. The present model is coupled a modified kinetic theory model proposed by Arastoopour (2001) with an agglomerate-based approach (ABA). The interaction between gas and agglomerates is considered. The agglomerates properties are estimated from the ABA. Predictions are compared with experimental data measured by Jiradilok (2005) in a bubbling fluidized bed and Li and Tong (2004) in a circulating fluidized bed. The distributions of velocity, concentration and diameter of agglomerates, and pressure drop are numerically obtained. The influences of the contact bonding energy on the distributions of velocity and concentration of agglomerates are analyzed.     

散装填料汽提器流态化试验研究

用散装塑料阶梯环代替传统汽提段内构件,采用氢气示踪法在Ф90×1 000 mm的有机玻璃装置内研究了汽提气表观线速和催化剂循环量对汽提效率、床层膨胀率和床层平均密度的影响规律,并在同样的操作条件下和空筒汽提段进行了对比。试验中还对比考察了两种汽提段内汽提气的停留时间分布及流动差别。试验结果表明：填料汽提段和空筒汽提段相比不仅具有较高的汽提效率,而且能允许更高的催化剂循环量;提高了床层的有效利用率;填料的加入使汽提气的流动返混程度有所减小。     

气液固三相循环流化床气液传质行为

<正>气液固三相流化床反应器在石油化工、湿法冶金、环境工程和煤的液化等工业领域得到了广泛应用,其基础研究也取得了很大进展.但是,传统三相床主要应用于低液速(U_L<     

Transition from Low Velocity to High Velocity in a Three Phase Fluidized Bed

The onset liquid velocity demarcating the conventional and the circulating fluidization regimes of three‐phase fluidized beds was determined by measuring the time required to empty all particles in a batch fluidized bed at various liquid and gas velocities. Experiments were performed in a gas‐liquid‐solid circulating fluidized bed of 2.7 m in height using glass beads of 0.508 mm in diameter as solid phase and air and tap water as the fluidizing gas and liquid, respectively. The results show that gas velocity is a strong factor on the onset liquid velocity. Higher gas velocity yields a lower onset liquid velocity. It is also demonstrated that the onset liquid velocity has the same value as particle terminal velocity in a gas‐liquid mixture. Within the gas‐liquid‐solid circulating fluidization regime, the solids circulation rate is increased with the total liquid velocity and the auxiliary liquid velocity.     

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.     

(气)-液-固循环流化床的研究进展

液-固(L-s)和气-液-固(G-L-s)循环流化床与传统流化床相比具有许多优点。但对L-S和G-L-S循环流化床的研究报道与气一固循环流化床相比较少。由于新加工过程和生物技术的兴起．拓宽了L-S和G-L-S循环流化床的应用新领域。为了理解和掌握这两种液相循环流化床的流动特性,对其近期的研究进展进行了回顾,并对其在生物化工中的应用前景进行了展望。     

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。     

三相循环流化床中气泡大小及其分布的实验研究

用光纤探头技术对三相循环流化床中的气泡大小及其分布进行了系统研究 ,实验测定了操作条件对气泡大小及其分布的影响规律 .实验结果表明 ,三相循环流化床中气泡的大小分布可用对数正态分布表征 ,在实验条件下气泡平均直径在床中心区域较小且沿半径方向由中心向边壁逐渐增大 ,并随表观气速的增大而减小 ,随固含率的增大而增大 ,表观液速对气泡平均直径的影响较小     

气固并流下行床气体扩散行为的研究

采用氢气稳态示踪方法在内径140mm的气固并流下行循环流化床中对气体扩散行为进行了实验研究.实验结果表明:下行床中气体扩散行为可用二维拟均相模型进行描述,其气体的径向扩散系数与气速、固体循环量及颗粒密度的关系可用下列准数关联式表示Pe_r=4.35×10_(-3)Re~(0.95)ε~(-73.4) 1>ε>0.99而下行床中气体轴向扩散系数要比提升管中小1个数量级以上.