氧热法电石合成淤浆鼓泡床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石吸热反应和炭燃烧放热耦合特点,本文设计并研究了适用该过程的三相淤浆鼓泡床反应器。采用空气-水-氯化聚氯乙烯（CPVC）模拟物系,实测了不同表观气速、固体颗粒进料量和静液高度下淤浆鼓泡床床层中局部平均气含率、固含率轴向分布和大、小两类气泡的分布。结果表明表观气速越大,局部平均气含率越大;固体颗粒的加入减小了床层局部平均气含率。当Ug在0.136~0.196m/s之间时,固含率轴向分布随表观气速增大趋于均匀;固体颗粒进料量越小则固含率沿轴向分布越均匀。随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小。上述结果表明电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于淤浆鼓泡床中是可行的。     

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．     

液固循环床提升管中颗粒停留时间分布及扩散特性

在直径80mm、高度8000mm的液固循环床提升管中,采用脉冲磷光示踪技术对颗粒停留时间和扩散特性进行了研究.考察了表观液速和颗粒循环速率对颗粒停留时间分布和扩散特性的影响,并对液固循环床提升管和气固循环床提升管中颗粒停留时间分布进行了比较.结果表明在液固循环床提升管中,颗粒停留时间分布为-尖而窄且对称无拖尾的单峰分布,颗粒停留时间分布相对均匀,颗粒扩散相对较小,液固流动接近于平推流;颗粒轴向扩散从入口到出口逐渐增大,而颗粒径向扩散从中心到边壁较为均匀;颗粒轴向Peclet数随表观液速和颗粒循环速率变化较小.     

液固循环床提升管中颗粒停留时间分布及扩散特性

在直径80mm、高度8000mm的液固循环床提升管中,采用脉冲磷光示踪技术对颗粒停留时间和扩散特性进行了研究.考察了表观液速和颗粒循环速率对颗粒停留时间分布和扩散特性的影响,并对液固循环床提升管和气固循环床提升管中颗粒停留时间分布进行了比较.结果表明:在液固循环床提升管中,颗粒停留时间分布为-尖而窄且对称无拖尾的单峰分布,颗粒停留时间分布相对均匀,颗粒扩散相对较小,液固流动接近于平推流;颗粒轴向扩散从入口到出口逐渐增大,而颗粒径向扩散从中心到边壁较为均匀;颗粒轴向Peclet数随表观液速和颗粒循环速率变化较小.     

流化床反应器内活性焦流动特性的模拟研究

本文基于双流体模型,对二维流化床反应器内活性焦在不同操作条件下的流体动力学特性进行了数值模拟研究。模拟结果发现,低气速高进料量条件下的管内压降最大,反应器内压降随管内固相容积份额的增加而增加。活性焦在反应器内的轴向固含率呈现出下浓上稀分布,证明了流化床内固相分布的不均匀特性。颗粒轴向平均速度受表观气速影响较大,流化床底部的颗粒速度较低,在气体夹带作用下沿床高方向逐渐增大。因此,设置合理的操作参数(表观气速和固体循环量),对提高流化床内的气固反应效率具有重要意义。     

方形气固流化床中局部颗粒速度实验研究

对FCC颗粒在截面尺寸为368 mm的方形流化床中研究了局部颗粒速度分布的基本行为。实验利用光纤探针测试了三个不同轴向高度的颗粒速度分布和静止床层高度对颗粒速度分布的影响。结果表明:截面局部颗粒速度随表观气速U g的增大同步增加,颗粒速度沿截面分布不均匀。在截面中心区,局部颗粒速度随U g增加而增加,上行颗粒速度增加更为显著。在边壁区,低气速时上、下行局部颗粒速度随U g增加而增加且增幅相近;高气速下局部颗粒速度表现出显著的波动过程。静床高度增加,对上行颗粒速度影响明显,但随着气速增加影响减弱。     

径向流反应器随机填充催化床层的数值模拟

应用颗粒离散元法建立径向流反应器内球形颗粒随机堆积环形催化剂床层模型,采用颗粒流程序-计算流体动力学(PFC-CFD)耦合求解法得到床层内流体流动压力场、速度场分布规律,研究当边界条件相同、颗粒粒径分别为12、 14、 16、 20、 28 mm时,随机堆积床层内场分布的变化规律。结果表明:随着催化剂颗粒粒径的减小,床层阻力增大,床层速度、压力的变化梯度也增大,但流体沿轴向分布较均匀;粒径12 mm的催化床层径向流反应器内部轴流分布最均匀。     

循环流化床脱硫器文丘里式入口对流动特性的影响

以循环流化床脱硫反应器为研究对象，所建的实验装置采用了工业上最新应用技术——文丘里管气体分布器，对文丘里扩散段和提升管内的速度场进行了测量，用速度分布不均匀度的概念详细讨论分析了气体轴向速度沿径向位置的分布和轴向发展规律，并与数值模拟解进行了对比．研究结果表明，装置的侧向进口结构和回料管的存在严重影响提升管底部气体速度分布的均匀性，提升管底部产生了不良的气体流动行为，在回料管一侧，甚至出现了旋涡，提升管段的稳定流动区域远离提升管的进口端．     

石油焦燃烧器烧焦管内固体颗粒的停留时间分布实验研究

采用脉冲磷光颗粒示踪法，对一套新型内混式石油焦燃烧器烧焦管内固体颗粒的停留时间进行了实验测试，分析了烧焦管内固体颗粒的扩散特性。实验结果表明，在烧焦管轴向上距示踪剂注入位置为1．0m的截面上，不同径向位置测得的颗粒停留时间分布呈较对称的单峰分布，从烧焦管轴心向边壁靠近。其峰高差别较大。而在示踪剂注入位置以上的4．0m及9．4m截面上，不同径向位置测得的颗粒停留时间分布曲线由一个尖而高的前峰和长拖尾所组成，曲线的峰高基本一致，表明颗粒沿轴向以弥散颗粒和颗粒团的形式扩散，颗粒沿径向的混合较均匀。分别对1．0m和4．0m及以上检测距离内的颗粒扩散行为建立了径向扩散模型和轴向两组分叠加模型，模型预测的颗粒浓度值与实验值吻合较好。     

三相流态化结晶过程中颗粒浓度的轴向分布

在一总高６５０ｍｍ,直径６０ｍｍ的三相流化床实验装置上,采用取样法测定了不同操作条件下二元混合物蔗糖晶体颗粒沿轴向的分布;应用轴向返混模型,得到不同条件下表征颗粒浓度分布的混合系数。结果表明,随气速增加,大、小颗粒的分布更加均匀,但随液速及大颗粒比率增加,均匀程度有所减小。     

单回路循环流化床的压力平衡研究

为保证流化床装置正常运行,循环回路必须有一个适宜的压力平衡关系.在Φ800 mm×12000 mm流化床装置上,用多点压力测量仪对固体颗粒单循环回路各部分的压力分布进行了实验研究.结果表明,颗粒单循环回路的压力平衡与装置的运行状态、颗粒的循环量密切相关.整个颗粒的循环回路压力曲线呈"8"字形分布,上部流化器内的压力高于料腿内的压力,下部流化器内的压力低于料腿内的压力.流化速度增大可使颗粒的循环量增加.流化器和料腿内空隙率沿高度的变化趋势是上部大下部小.循环回路的压力分布取决于流化器和旋风管的性质.     

循环流化床上升段流体动力特性数值模拟

针对循环流化床上升管内气固两相流动,建立了Eulerian双流体模型,将离散的固体颗粒相看作是连续介质,建立颗粒相和气相的质量守恒、动量守恒及k-ε输运方程等模型,用Fluent软件作计算工具,对流化床上升段内的颗粒速度分布、颗粒浓度分布和床内压力分布等进行了二维数值模拟.计算结果表明:上升段存在固体颗粒浓度中心区域低、近壁面高的环核结构,固体颗粒在横截面上存在由核心区向环形区的内循环运动,在相同气流速度下,沿床高压降随循环物料的增加而变大.数值模拟的结果与 Prssinen的实验结果吻合良好,表明所建模型正确,数值计算结果可以有效地应用于预测实际装置性能和指导循环流化床的设计和运行.     

导向管喷动流化床固体颗粒的循环量

在内径为182mm的导向管喷动流化床中,用平均粒径为2．2mm的尿素为物料,对喷动流化床固体颗粒循环量进行了研究,考察了对导流管安装高度、喷动口直径和物料床层高度的变化对固体颗粒循环量的影响．实验中发现了当喷动流化床环形区处于移动床状态时,导向管安装高度越高、喷动口直径越大、物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量也越大;当环形区处于流化床状态时,喷动口直径和导向管安装高度对固体颗粒循环量影响不大,而物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量越大．结果表明,在环形区处于移动床和流化床两种状态下,导向管安装高度和喷动口直径对固体颗粒循环量的影响是不同的．     

横向摆动对深海采矿扬矿管输送特性的影响

为研究横向摆动对深海采矿扬矿管输送特性的影响,探究提高输送系统工作稳定性的方法,采用以颗粒动力学为基础的双欧拉模型和Fluent软件对横向摆动工况下的扬矿管内固液两相流进行模拟仿真,研究摆幅对管道压力损失梯度、出口处颗粒平均体积分数、颗粒体积分数沿径向分布以及颗粒轴向速度分布的影响。研究结果表明:管道摆动使压力损失梯度和出口颗粒平均体积分数呈周期性变化,摆幅越大,二者幅值变化越剧烈;随摆幅的增加,颗粒体积分数沿径向分布不均匀程度越严重,离管壁越近,颗粒聚集程度越高,最高体积分数达到30%;除管壁附近外,摆动工况下颗粒轴向速度沿管径基本呈线性分布,摆幅越大,轴向速度径向分布梯度越大,径向不对称性越严重。     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

变径流化床反应器内的气固流动特性数值模拟

采用计算颗粒流体力学(CPFD)的数值模拟方法,对直径为160 mm、高度为273 3 mm的变径流化床反应器内的气固流动特性进行冷态模拟,研究不同气速及不同初始物料量对流化床反应器气固流动特性的影响,得到流化床内颗粒体积分数、颗粒速度以及颗粒停留时间的分布。结果表明,当气速不小于2.5 m/s时,流化床内颗粒体积分数轴向分布更为均匀,颗粒速度呈中间高、两边低的倒"U"形分布;壁面附近的颗粒停留时间长于中心处,使得壁面附近的颗粒趋于聚集;流化床的轴径向颗粒体积分数随着初始物料量的增加而增大。     

基于网状静电传感器鼓泡流化床运行参数监测

为了深入研究流化床中颗粒的流动特性和优化流化床反应器的性能,需要对流化床的运行参数如流速和电荷分布进行实时地监测。由于灵敏度高且分布均匀,网状静电传感器被用来在实验室规模鼓泡流化床上测量固体颗粒的速度廓形和电荷分布。固体颗粒的速度廓形是通过对上下游平面对应位置的静电信号进行互相关计算得到的。网状电极上的感应电荷可以通过静电信号的均方根(RMS)估算。根据电荷重建算法,利用所有电极上的感应电荷重建截面处固体颗粒的电荷分布。研究结果表明:网状静电传感器可以捕捉到鼓泡流化床床壁附近的下落颗粒;由于流化床内颗粒速度廓形的影响,传感器中心处电极上的感应电荷量大于床壁附近电极上的感应电荷量,并且重建结果显示流化床截面电荷分布相对均匀。     

石油焦燃烧器烧焦管内固体颗粒的停留时间分布实验研究

采用脉冲磷光颗粒示踪法,对一套新型内混式石油焦燃烧器烧焦管内固体颗粒的停留时间进行了实验测试,分析了烧焦管内固体颗粒的扩散特性.实验结果表明,在烧焦管轴向上距示踪剂注入位置为1.0 m的截面上,不同径向位置测得的颗粒停留时间分布呈较对称的单峰分布,从烧焦管轴心向边壁靠近,其峰高差别较大.而在示踪剂注入位置以上的4.0 m及9 4 m截面上,不同径向位置测得的颗粒停留时间分布曲线由一个尖而高的前峰和长拖尾所组成,曲线的峰高基本一致,表明颗粒沿轴向以弥散颗粒和颗粒团的形式扩散,颗粒沿径向的混合较均匀.分别对1.0 m和4.0 m及以上检测距离内的颗粒扩散行为建立了径向扩散模型和轴向两组分叠加模型,模型预测的颗粒浓度值与实验值吻合较好.     

单回路循环流化床的压力平衡研究

为保证流化床装置正常运行,循环回路必须有一个适宜的压力平衡关系。在Φ800 mm×12 000 mm流化床装置上,用多点压力测量仪对固体颗粒单循环回路各部分的压力分布进行了实验研究。结果表明,颗粒单循环回路的压力平衡与装置的运行状态、颗粒的循环量密切相关。整个颗粒的循环回路压力曲线呈“8”字形分布,上部流化器内的压力高于料腿内的压力,下部流化器内的压力低于料腿内的压力。流化速度增大可使颗粒的循环量增加。流化器和料腿内空隙率沿高度的变化趋势是上部大下部小。循环回路的压力分布取决于流化器和旋风管的性质。     

基于SolidWorks的饮料瓶受力分析

饮料瓶在外界条件作用下的变形状况是其壁厚设计的主要依据。应用Solid Works软件的力学分析模块,对建立的饮料瓶壳体标本模型完成受力分析。结果表明:饮料瓶壳体在外载荷作用下,变形比随着壁厚的增加而增大,随外载荷、力矩的增加而减小,最大应力随着壁厚的增加而减小且出现在壳体外表面,应力沿径向逐渐增大,沿轴向分布均匀,URES随着外载荷的增加而减小、沿径向逐渐减小,沿轴向分布均匀。研究结果可为饮料瓶壁厚的合理选择提供理论依据。