流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

新型氧化铝矿浆烧成炉内热过程的数值模拟

在了解氧化铝矿浆干燥、烧成工艺及设备的基础上,针对中国铝业股份有限公司中州分公司开发的一种新的氧化铝矿浆干燥和烧成炉,建立了矿浆干燥、烧成炉内气固两相流的流动传热以及烧成过程的数学模型,就干燥、烧成炉运行参数及各几何参数进行优化计算,得出了炉内气固两相流动的速度场、温度场、压力场以及颗粒干燥和烧成反应时间,并分析讨论了喷口位置、喷口速度、颗粒雾化粒径等参数对氧化铝矿浆干燥、烧成工艺的影响.     

多喷嘴对置式煤气化炉内气固两相流动及壁面沉积

对我国具有自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化炉内的气固两相流进行了数值模拟分析.在合理简化和假设基础上建立了基于Eulerian-Lagrangian模拟方法的炉内气固两相流动模型,采用Realizable k-ε模型描述炉内复杂气相湍流运动,应用颗粒轨道模型随机追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动.通过数值计算获得了炉内气固两相的速度矢量、颗粒分布、颗粒运动轨迹,以及颗粒碰撞并沉积于壁面的通量分布.揭示了该型气流床煤气化炉内气固两相流动特征,并分析了入口速度和炉体上部高度对气固两相流动和颗粒在壁面沉积的影响规律.结果表明:对撞流显著增强炉内气固流动湍动,强化气固相互作用,并使煤粉颗粒在炉内有效分散,有利于化学反应高效进行;在喷嘴入口及顶部的壁面处颗粒沉积率较大.     

脉冲气流干燥器在粉煤灰干燥中的应用研究

对脉冲气流干燥器在粉煤灰烘干中的应用效果进行研究,结合理论设计和数值模拟对粉煤灰颗粒在脉冲气流干燥器中的干燥过程进行分析。设计了适用于粉煤灰颗粒的脉冲气流干燥器,并利用Fluent 14.0软件模拟其干燥过程。结果显示:颗粒湿含量变化情况与理论计算相一致,每管段的颗粒湿含量下降速度都由大变小,颗粒终湿含量满足干燥要求;不同位置射入的颗粒轨迹不尽相同,但其在干燥器中的停留时间基本相同,保证了颗粒干燥的均匀性;较大粒径颗粒受内部传热速度较慢的影响,干燥效果较差,且干燥器中的压降随粒径的增大而增大。     

气流干燥器数学模型及分段设计计算方法

气流干燥器是化工生产中广泛应用的干燥装置.由于过程的复杂性，采用传统的设计计算方法即整体平均方法，计算结果误差很大.介绍一种利用气－固两相流动的有关理论与有关传热研究的实验结果，建立过程的数学模型组，对气流干燥管分段、分区间逐次计算的方法.其计算结果与实际吻合较好，计算须采用计算机进行.     

气流干燥器的优化设计

应用最优化技术进行气流干燥过程分析与干燥器优化设计。提出能耗最低的空气预热温度、入口气速、固气负荷比等最优操作条件．以干燥器直径、高度、预热温度、气体速度及气固比５个因素、５个水平的正交实验，进行计算机模拟，实现了干燥器尺寸设计与操作条件的同时优化，并得到各因素对干燥过程能耗、热效率、物料处理量与终湿含量等技术经济目标的显著性影响顺序．     

脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性的研究

分析了脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性．研究表明脉动流化床中物料的运动状态,可以看作是其平动、振动和旋转运动的叠加．在一定的气流速度下,处于旋转运动物料的传热效果要比振动物料的传热效果好．将Ranz—Marshall公式应用到在脉动流化床气-固传热系数的计算中,有其局限性．气流温度是影响干燥过程降水幅度的重要参数,床层静止高度及脉动频率对干燥过程的影响很小．当气流速度等于或高于最小脉动流化速度时,床层内的温度分布均匀一致,脉动频率对温度分布的影响很小．     

Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动的数值模拟

应用Eulerian-Lagrangian方法对国内某工厂实际运行的Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟.采用Realizable k-ε模型计算炉内复杂气体湍流运动,应用颗粒轨道模型追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动轨迹.通过数值计算取得了炉内气相速度矢量、颗粒运动轨迹、颗粒碰撞壁面并沉积于壁面的沉积通量和颗粒在炉内的停留时间分布.揭示了该气化炉的气固两相流动特性,并分析了运行工况对壁面沉积通量分布的影响规律.结果表明:气化炉内的气体流场存在回流,回流延长了颗粒在气化炉内的停留时间,颗粒沉积通量最大的位置为筒体段下部和锥体段上部; 绝大部分颗粒在气化炉内的停留时间在5 s以内,气体流量降低时颗粒在炉内的停留时间减少.     

离心流化床干燥器中传热传质的实验研究

在不同操作条件下对离心流化床干燥器中湿物料的干燥过程进行了间歇实验研究，测定了气流入口、出口和床层温度以及物料湿含量时间的变化，分析了表观气速、颗粒直径、床层厚度、床体转速和物料初始湿含量对干燥过程的影响，获得了离心流化床干燥过程中传热和传质准则方程。     

CuO/Al2O3作为载氧剂的流化床化学链燃烧数值模拟

以欧拉-欧拉双流体模型和气固非均相化学反应动力学为基础,嵌入了气固化学反应速率方程和反应内热源项的UDF(自定义函数)程序,对化学链燃烧燃料反应器——鼓泡流化床内气固两相流动及化学反应过程进行了数值模拟,并分析了甲烷进气速度对床内气固两相流动、传热及化学反应速率的影响.结果表明:随着甲烷进气速度增加,床内气固混合更加剧烈,气泡的产生、碰撞和破碎使得气固分布不均,流化质量下降,导致反应器内化学反应速率以及温度分布不均,床内局部存在的高温区域将使颗粒温度过高而烧结,降低了甲烷燃烧效率.     

循环流化床中颗粒团浓度沿轴向的分布

循环流化床中存在分散固体颗粒的连续上升气相和相对紧密的颗粒团两部分．颗粒团聚物对气固两相流动、传热和反应等行为有重要影响．通过拟Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ动力学理论研究循环流化床中聚团流动的颗粒数份额沿轴向床高的分布,分析和讨论了气体表观流速、固体循环率等对聚团流动的颗粒数份额沿轴向分布的影响．所得结果可为深入研究循环流化床内气固传热传质和反应模型提供理论基础．     

无管换热器的稳态换热特性

对无管换热器中颗粒帘换热单元的稳态换热特性进行了研究,为目前空气预热器的研究提供新的指导方向.通过传热数学模型构建、详细数学计算和定量分析,研究了颗粒质量流量对换热单元以及无管换热器出口温度的影响.研究结果发现,在颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间实现深度换热,换热效果明显;在满足颗粒帘空隙率大于0.98的条件下,颗粒质量流量越小,气固颗粒在换热通道中越容易达到换热平衡;由于换热单元中间冷热源-气固颗粒之间的温差小,换热单元的换热效率低,使得由换热单元组成的无管换热器冷热气体之间的整体换热效率较低.     

粗湿颗粒循环床传热的研究

本文对粗湿颗粒在循环流化床中干燥过程的传热传质规律作了实验研究。在不同的表现流速、固体循环率、初始湿含量和颗粒粒径下，沿床高测量了气固相的局部温度，分析和讨论了各种流化参数对传热传质的影响，对粗湿颗粒（Ｇｅｌｄａｒｔ’Ｂ类）循环床提出了一些观点，由此建立的无因次准则方程与实验值吻合较好。     

超声场作用下污泥对流干燥过程的数值模拟

为了有效预测超声场作用下污泥对流干燥过程中内部湿分迁移规律,基于非平衡态热力学理论,建立了超声场与热风联合作用下污泥对流干燥热质传递过程的数学模型.模型中考虑了超声作用对污泥孔隙率、渗透率及湿扩散速率的影响,以及污泥内部声压梯度引起的物料液相湿分渗流.对不同超声声能密度及对流温度作用下污泥内部湿度场分布进行数值模拟.模拟结果表明,超声作用有效加速了污泥干燥的湿分迁移速率,且当超声作用密度与热风温度、风速等外部传质条件相匹配时,才能发挥超声作用的最佳强化能力,达到最优的干燥效率.     

发酵柑橘皮渣饲料的流态化干燥实验

采用流态化干燥方法对发酵柑橘皮渣的干燥进行实验研究,建立一个小型的流化床干燥试验台,分析了各干燥参数如风温、风速、颗粒粒径、床层高度以及初始含湿率对发酵柑橘皮渣干燥特性的影响.实验表明对于经过预处理的发酵柑橘皮渣介质,采用流态化方式可以获得较好的干燥效果;在各干燥参数中,初始含湿率、风温和粒径对发酵柑橘皮渣干燥特性的影响较为显著.根据实验数据建立了干燥特性回归数学模型,可以为实际生产工艺提供依据.     

雾化过程中粒子形貌控制的模型研究

分析了喷雾过程中雾化对粒子形貌变化影响的机理,用合理的假设简化过程,在Ｗｅｂｅｒ数、充填临界值和粒子干燥动力学的基础上,建立了新的模型用以预测不同条件下颗粒的形貌。模型计算结果表明,雾化过程中,高温、高流速、低表面张力和高气液比容易产生变形粒子。     

高含湿低强度太阳能对流干燥过程的传热传质特征

在研究Luikov‘s热湿迁移基础上,在低强度和高含湿量的条件下,建立 了一个一维无限大平板太阳能对流干燥的热湿迁移数学模型,数值模拟了太阳能的干燥过程,同时,使用太阳能温室型集热器对流干燥装置对泡沫塑料进行连续干燥实验,所测温度和含湿量随时间的变化规律与计算结果相一致,表明这个理论模型是正确的。     

移动床气固流与水平埋管的传热特性研究

对正压差条件下顺重力移动床气体－颗粒流与水平埋管的传热特性进行了实验及理论研究，揭示了埋管表面附近气体颗粒局部流动及换热的特点，建立并简化求解了描述移动床气固流与埋管间传热的物理数学模型，结果表明，细颗粒气固移动床的床层颗粒质量流率是影响传热效果的主要因素，压力作用则是通过改变床层颗粒质量流率及气体渗流率和热容来影响传热的。     

马铃薯升华干燥过程中的仿真研究

目的 为了了解马铃薯升华干燥效果和马铃薯的升华干燥时间,优化冻干过程,减少冻干能耗,采用COMSOL Multiphysics软件对马铃薯切片进行模拟。方法 综合利用传热学、传质学和有关学科知识,建立马铃薯切片在升华干燥过程中的物理模型和数学模型,模拟马铃薯片的升华干燥过程。结果 冰质量与初始时刻冰质量之比随着干燥时间增加逐渐减少,脱水速率随着干燥时间增加逐渐减小。考虑模拟忽略了蒸汽从切片四周流出的实际情况,导致冰质量与初始时刻冰质量之比实际值小于模拟值,脱水速率实际值高于模拟值。实际上升华干燥能除去马铃薯切片85%以上甚至90%以上的水分,干燥效果较好。随着马铃薯切片厚度的增加,马铃薯切片的升华干燥时间逐渐增大。马铃薯升华干燥时所处的冻干仓温度越高,升华干燥完成时所用的时间越少。冻干仓压力越大,马铃薯升华干燥时间越长。隔板温度越大,马铃薯的升华干燥时间越短。结论 在对马铃薯进行冻干时,应尽量增加冻干仓温度,降低冻干仓压力,增加隔板温度,减小马铃薯厚度,以降低马铃薯在冷冻干燥过程中的能耗。