气固流化床中气泡分布的实验研究

用摄像法研究了二维气固流化床的气泡行为,特别是气泡密度的分布规律.开发了针对摄像法研究气泡的数据处理方法,分析比较了布风板、颗粒直径、流化速度、床层高度对气泡分布密度的影响,并与模型计算结果进行了对比,得到气泡分布密度的变化规律.结果表明,气泡分布密度沿床高是不均匀的,存在气泡聚集现象;同一种颗粒在固定床高位置,气泡分布密度随流化速度的变化很小,基本保持稳定.     

黏性与非黏性颗粒在流化床中的气泡行为模拟

运用离散单元法对黏性与非黏性D类颗粒在气-固流化床中的气泡行为进行研究,分析了气泡在流化床内的产生、长大过程以及黏性力对气泡产生的影响.结果表明:流化速度将影响气泡的产生,而黏性力的作用将推迟气泡的产生;与非黏性颗粒相比,D类黏性颗粒在流化过程中所产生的气泡尺寸减小,上升速度变慢,气泡周围的压力增大、运动速度减小;另外,气泡周围的压力和颗粒运动速度对黏性力较为敏感.     

气固流态化动态特征的模拟

运用基于硬球理论的离散型模型模拟了气固流态化的基本特征，观察了操作条件对鼓泡流化的影响。其模拟结果表明：1.气体通过分布板后形成许多气泡。最初，这些气泡以较小的尺寸形成在孔口，然后逐渐长大并上升。当气泡到达床层表面而破裂时，导致了床层表面的波动。2.床层中的压降随着气体速度和气体分布板中孔数的增加而增加。从而增加气体速度和分布板孔数将产生更多的气泡，并改进颗粒间的混合程度。3.与国际上现有离散型模型相比，基于颗粒运动分解思想的硬球模型更为真实、更为简单。它能够定性而形象地复现气固流化系统的实验特征，为实验预测提供辅助的研究方法。     

基于脉动气流的不同颗粒流化特性研究

为了获得更适合细粒煤分选的介质,降低分选误差,为提高分选效果提供理论依据,利用脉动流化床,通过控制气流的脉动频率及气流速度,分别测量Geldert A、B两种颗粒组成床层的压力波动和密度特性,研究床层颗粒的流化效果。结果表明:Geldert A类颗粒的流化特性曲线中由于颗粒相互粘附出现的突破点随着脉动频率增加消失,在脉动频率为3.49 Hz时,最小流化速度的极小值为5.68 cm/s,Geldert B类颗粒在脉动频率为5.24 Hz时,最小流化速度的极小值为10.0 cm/s,Geldart A类颗粒易于流化; Geldert A类颗粒压力信号受气泡及气流干扰出现二次波动,压力信号由床层底部到顶部幅值出现耗散,幅值降低,波形混乱,周期性不明显;此外,两种颗粒密度标准差随频率及气速的增大均先减小后增大,Geldert A类颗粒密度标准差较Geldert B类小,床层均匀性好。     

稻草及木屑与煤二元混合颗粒的流化特性

为获得生物质与煤混合颗粒的最小流化速度(Umf)与混合颗粒流化时的分离特性,借助高速摄像仪、压力在线采集系统等对稻草及木屑两种生物质与煤二元混合颗粒的流化特性进行了研究。当生物质掺混比(质量分数)低于5%时,二元混合颗粒的流化性能与煤粉单独流化接近,甚至在一定程度上提高了流化质量;但随着生物质颗粒与煤颗粒的粒径差异增大以及生物质掺混比增大到10%左右,二元混合颗粒流化质量变差,逐渐出现分离和穿孔等现象。随着混合颗粒中生物质掺混比的增大,最小流化速度随之增加。基于实验研究结果,提出了用于预测生物质与煤二元混合颗粒最小流化速度的改进模型。另外研究还表明随着生物质掺混比的增大,混合颗粒离析程度加剧,床层出现不稳定流化现象。     

重质大颗粒在非均匀布风流化床内停留时间

用电容层析成像(ECT)示踪法研究了单个球形重质大颗粒在流化床密相区的停留时间分布特性及随流化风速变化时运动状态的演化过程。通过对实验结果的概率统计分析和对大颗粒受力特征的分析,揭示了大颗粒在床内运动行为的统计规律性和随机性。研究发现:大颗粒在床内的平均停留时间随流化风速的降低先缓慢增大,当流化风速低于某一临界值后,停留时间急剧增大,并过渡到以一定的概率到达布风板低侧,直至最终滞留在床中间;大颗粒密度越大,演变过程对应的流化风速越大。由于周围两相流压力场、速度场随时间的随机脉动性,大颗粒在床内的停留时间分布很宽。     

撞击物在二维颗粒床中穿行的运动过程

用高速摄像和加速度传感器观测方法研究物体在重力加速度作用下撞击二维颗粒床并在其中穿行的运动过程。由高速摄像可以清楚地观察到床颗粒受撞击后的位移分布情形,揭示了颗粒床被流化的区域及程度和可能产生喷流的物理机制。流化区域仅限于撞击物路径附近,反应了颗粒介质的强耗散特性。通过加速度传感器直接测量撞击物在运动过程中所受阻力,与在液体中穿行阻力进行了比较。相关的实验数据反映了在这样的二维体系中,撞击物受到不可忽略的与速度相关的阻力作用。     

大颗粒流化床中颗粒受力的数值模拟

通过数值计算模拟了大颗粒鼓泡流化床中颗粒的受力情况．在模拟过程中，气相采用了欧拉描述方法，颗粒相运动过程的模拟采用了离散单元法．利用软球模型模化颗粒之间的碰撞力，分别研究了3种流化数下温度为300K、内含11000个直径3mm颗粒的流化床中，瞬间颗粒受力在床内的分布情况．结果表明：在通常情况下，乳化相区域颗粒受到的气体曳力平均值一般是其自身重力的1～2倍；除气泡内部外，颗粒所受到的碰撞力亦高于颗粒自身的重力；流化数越高，则床内碰撞力越大，当流化数为1．67后，碰撞力已成为影响床内颗粒无规则运动的主要因素．     

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.     

大颗粒流态化特性的实验研究

通过对大颗粒流化曲线及床层高度的测试对大颗粒流化床的流化过程进行了研究结果显示，大颗粒的流态化过程是一个渐进的过程，整个流化过程可以分为：床层高度恒定、颗粒位置调整、表面颗粒运动、节涌波动和完全流化5个阶段。由于颗粒自身特性的影响，导致大颗粒流化过程中的各个特征速度(如起始鼓泡流化速度和完全流化速度)产生了有别于小颗粒流化床的特性。     

光导纤维测定 FCC 湍动流化床中的气泡特性

在一内径１９０ｍｍ，高５５００ｍｍ流化床实验装置内，以ＦＣＣ催化剂为流化介质，空气为流化气体，采用直射式光导纤维探头于湍流流化区，测定了床中气泡的大小、上升速度及分率等参数，并对实验结果进行了关联。     

不等粒径流化床中鼓泡行为的研究

用颗粒轨道模型的软球方法模拟了不等粒径流化床中的鼓泡行为。分别讨论了表观气速、恢复系数、分布板结构、床宽与床高之比、粒径分布对流化床中鼓泡行为的影响。研究结果表明:随表观气速的增加,鼓泡形成、上升、破裂的速度加快,且表观气速太大或太小都不利于鼓泡的形成;恢复系数以及分布板上孔的个数对鼓泡行为都有显著影响;床宽与床高之比较小时,在流化床中形成节涌现象,且床宽与床高比越小,节涌现象越明显;粒径分布对鼓泡行为无较大影响。     

利用摄相法研究三相流化床中的气泡行为

利用摄相法研究了二维气－液—固三相流化床中气泡的大小及上升速度，分析了操作条件的变化对气泡行为的影响，提出了气泡直径及气泡上升速度的经验关联式．     

内循环流化床颗粒流动特性的数值模拟

采用离散单元法分析了非均匀布风方式下流化床内的气固流动特性.数值模拟结果表明:床内存在大尺度的颗粒横向循环流动;高风速区为气泡活跃区域,气泡尾涡裹挟颗粒上升是形成内循环的关键环节;供风非均匀程度越大,颗粒内循环力度越强烈;改变风速,颗粒流量变化显著;倾斜布风板设计有利于促进颗粒定向循环过程.     

惰性粒子流化床干燥器中干燥强度的关联模型

针对气体分布板开直孔的惰性粒子流化床干燥器,以洗衣粉悬浮液为对象,考察了进风速度、惰性粒子直径、进料体积流量、物料初始质量分数、进风温度和静床高对干燥强度的影响,并与气体分布板开斜孔的干燥器干燥强度进行了初步比较。结果表明：适当提高进风速度、进料体积流量、进风温度、静床高,或将气体分布板的孔道由直孔改为斜孔,干燥器的干燥强度将增大;相反,若提高惰性粒子直径或物料初始质量分数,则干燥器的干燥强度将减小。在此基础上,结合因次分析法,建立了用于计算干燥强度的准数关联模型。     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明，塔中心处的局部液速最大，近塔壁处最小，随表观气速增大，初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变；当表观气速继续增大，平均液速则明显增加，轴向液速的径向分布呈线性关系，表明流体的流动进入非均匀流型；三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明，环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

内置热流化床煤调湿装置中湿煤的流动特性研究

选取平均粒径为0.82mm的宽筛分烟煤为床料,考察煤中水分(含水率)对煤在小型内热流化床煤调湿实验台中的流动特性的影响.绘制流化床内流化速度与床层高度、床层压降的关系曲线并进行分析.结果表明:煤料的临界流化速度为0.3~0.4m/s;高水分煤料(含水率为16.3%~17.8%的煤)的临界流化速度比低水分煤料(含水率为12.4%~13.7%的煤)的临界流化速度增加了20%,即含水率过高不利于煤的流化;高水分煤在流化过程中甚至出现了腾涌现象,使流化恶化,故应将流化煤料的含水率控制在14%以下.     

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．