喷射环流反应器的放大效应

实验测量了两种塔径(?200和?500mm)和两种操作模式(气体单独喷射和气液同轴喷射)下喷射环流反应器内的全塔平均气含率、局部气含率及轴向液速径向分布、循环液速,归纳出全塔平均气含率的关联式。实验发现,喷射环流反应器具有十分显著的放大效应。小塔(?200)与大塔(?500)中的全塔平均气含率存在很大差异:小塔的全塔平均气含率～气速关系曲线比大塔陡峭,低气速下小塔气含率低于大塔、较高气速下高于大塔。根据漂移通量法分析得到小塔中流型转变点在表观气速0.1 m·s~(-1)左右,在实验气速范围内只存在拟均匀鼓泡流;大塔中流型转变点在表观气速0.04 m·s~(-1)左右,随气速增大从拟均匀鼓泡流转变为湍动鼓泡流。喷射环流反应器比气升式环流反应器、一般鼓泡塔全塔平均气含率略低,但循环液速更大,适用于强化固体悬浮与混合的气液固三相反应过程。     

连续三相喷射环流反应器的实验和数值模拟

利用Pavlov管和电导探针分别测量含小颗粒（Stokes数小于1.0）的连续气液固三相喷射环流反应器内轴向液速和气体体积分数分布. 提出大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,以模拟三相喷射环流反应器的流体力学行为,对大气泡相和小气泡相分别考虑尾涡加速和气泡阻碍效应并修正其曳力. 对于上升区和下降区,流场模拟结果均与实验结果较吻合. 利用模型预测不同固体体积分数下的气体体积分数与轴向液速分布,结果表明,在考虑的固体体积分数范围内,气体体积分数随固体体积分数增加而下降,液体循环速度随固体体积分数增加而略有上升,其原因主要是反应器内平均气泡直径随固体体积分数增加而增大,进而导致气泡浮升速度加大并增强周围流体的加速运动.     

湍动流化床过渡段中颗粒速度分布的光纤测量与模拟

流化床中颗粒速度的测量一直是个技术上的难点。今针对光纤测量信号提出一种基于互相关原理的时均速度计算方法。考虑到数据分段计算时其可靠性方面的差异,将互相关系数作为第二权重因子引入时均速度计算公式。利用PV6D光纤探针在200 mm直径流化床中测得的原始信号,对比了三种数据处理方法所得的颗粒时均速度,并分别计算其床层截面颗粒净流率,说明提出的方法可靠性更高。据此测量了流化床过渡段不同高度处颗粒时均速度的径向分布,并采用修正的三段曳力模型来描述具有团聚行为的颗粒曳力,进行计算流体力学模拟。测量与模拟结果均表明,从过渡段到稀相段,床中心区的颗粒速度先降低后升高,其径向分布也从陡峭变平缓,然后再次趋于陡峭。颗粒速度分布的上述规律主要由固含率与气速的径向分布共同作用所致。     

湍动流化床中的颗粒减速现象

采用PV6D型光纤探针测量了直径为200 mm与95 mm的2套湍动流化床装置中的颗粒速度分布,据此将湍动床在轴向上分成6个区域,分析了上部出口减速区与下部过渡段减速区的产生机理,考察了流化段高度、静床高、表观气速对颗粒减速区的影响。结果表明:上部减速区是扩大段所产生的,下部减速区则是由于固含率急剧变化所引起的;随流化段高度减小,上部减速区下降,相邻的充分发展区与加速区缩短乃至消失;下部减速区的位置随静床高的增加而升高,随表观气速的增大而下移,与过渡段的变化趋势一致。     

大型气液同轴喷射分布器数学模拟

大型浆态床的气液分布器设计需要同时考虑气体均布、气液传质和防止堵塞三个方面的要求,基于此提出了一种大孔径气液同轴喷射的分布器构型。首先通过单喷嘴冷模实验测量了全塔平均气含率和大、小气泡相含率,证明气液同轴喷射能够显著强化气液传质,减小气泡直径。随后对所设计的外径6.3 m的多环大型气液分布器内部的流动进行了三维瞬态模拟以探讨改进气体均布的措施,模拟发现,对于多环分布管结构,采用管径随环径增大的变直径分布器代替常用的等直径分布器能够明显改善气体分布的均匀性。最后对该分布器在不同载荷下的气体均布指标进行了计算机模拟,结果表明在?40%的负荷变化范围内,分布器的气体均布性能仍然比较稳定,能够满足工业应用的要求。