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.     

循环流化床脱硫反应器流场特性实验研究

在φ250 mm×9000 mm循环流化床实验装置上,研究了循环流化床的压力和颗粒浓度在不同操作条件下的分布规律,并采用径向不均匀指数(RNI)对颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向的变化进行了定量描述。试验结果表明,循环流化床中循环回路压力平衡曲线呈"8"字型分布,主床压差主要集中在文丘里段,与回料口在文丘里扩张段相比,文丘里压差所占比例有所减小,文丘里压差在相似操作条件下的变化与主床一致。循环流化床床内颗粒浓度随固体颗粒循环流率的增大或表观气速的减小而增大,径向颗粒浓度呈典型的"中心稀边壁浓"的环-核结构,循环流化床径向平均浓度随着提升管高度的增加先减小后增大,截面平均颗粒浓度沿轴向呈"C"型分布。固体颗粒浓度径向分布的不均匀性沿轴向先增大后减小,并与截面平均颗粒浓度存在很强的关联性。     

组合桨搅拌槽内混合过程的实验研究及大涡模拟

采用实验研究和数值模拟相结合的方法对直径为0.19m的三层组合桨 (HEDT+2WH_U) 搅拌反应器（直径0.48m）内的混合过程进行了研究。实验采用褪色法和光功率计相结合的方式,考察了7个不同监测点对混合效果的响应情况,并利用高速相机记录了示踪剂在反应器内的浓度分布随时间的变化。数值模拟采用LES模型对反应器内的混合特性进行研究,并与标准k-ε模型的模拟结果和实验数据进行对比。结果表明示踪剂从液面加入后,依次到达中层桨上方、顶层桨和中层桨之间以及底层桨下方的3个循环子域,在每个子域中,示踪剂先进行轴向扩散再沿径向和切向扩散;中层桨位置处测得的混合时间最短,并分别向液面和槽底依次增大;LES预测的示踪剂浓度分布与实验结果吻合,而标准k-ε模型预测的示踪剂浓度分布不准确;数值模型预测的混合时间在轴向的分布与实验吻合,数值偏大,标准k-ε模型的预测偏差为35%相似文献   

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。     

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.     

垂直管流中食品颗粒速度分布的实验研究

用数码录像方法对颗粒的轴向速度和径向位置进行了测量，获得了单个颗粒在垂直管流中的速度分布。考虑到非球形颗粒和数甲基纤维素(CMC)溶液的非牛顿性，对有关文献中颗粒阻力系数计算的关系式做了修正。理论计算结果与实验滑移速度比较表明，在靠近管道轴线的径向位置模型的计算与实验结果很接近。同时，讨论了颗粒尺寸和流体流量对颗粒速度分布的影响。     

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．     

催化剂颗粒在弯道与渐扩管组合管系内的运动分布特征

采用数值模拟方法对弯道与渐扩管相连的管道内气固两相流运动分布特性进行研究.主要分析弯道和渐扩段气相流场分布特征及气相回流卷吸作用下颗粒运动分布特性,研究沿出口水平管段二次流结构发展变化及其对颗粒分布及沉降的影响.针对不同入口速度下,水平管内气流速度、截面平均二次流速度和颗粒质量浓度分布规律进行研究分析.研究结果表明:沿弯道后的水平管道,二次流速度很快下降;二次流对颗粒的卷吸搬运作用,降低颗粒在管道截面的局部聚集浓度;当入口气流速度为4 m/s或更小时,水平管内上升二次流速度较小,颗粒沉降现象明显;当速度增大到6 m/s,水平管截面颗粒质量浓度分布较均匀.     

人工糙管中湍流运动特性的研究——Ⅰ.时均速度分布与脉动速度

以热线风速仪测定了横肋管中时均速度、脉动速度的均方根值。横肋管的几何参数:峰高0.01～0.04,间距10～40,Re=20000～70000。实验结果给出时均速度沿径向、轴向分布,脉动强度沿径向分布,同时获得湍流能谱。分析了粗糙对这些量的影响,粗糙可使湍流强度增大40～50%,而湍流尺度则有所减小,速度分布u~+服从对数律, u~+=2.5lny~++B B值随峰高变化(式中y~+为无因次距离;B为常数)。     

气液两相循环流化床停留时间分布的研究

通过脉冲示踪法,研究气液两相循环流化床停留时间分布,并从整个循环体系的停留时间分布曲线中,分离出提升管的停留时间,建立了数学模型,并进行模拟.     

中空纤维膜萃取器内流动特性

对中空纤维膜器内流动特性的研究是膜器设计和放大的基础。该文通过测量装填因子不同的 3个聚丙烯中空纤维膜萃取器壳程和管程的停留时间分布曲线 ,研究了不同流速下膜器的流动状况 ,并用轴向扩散模型描述了流动的非理想性。结果表明 ,中空纤维膜萃取器的管程和壳程流动与理想平推流和理想全混流相差较大 ,装填因子与流速对二者均有较大影响。采用轴向扩散模型得到的响应曲线的计算值与实验值符合较好 ,且中空纤维膜萃取器中轴向返混的影响不可忽略。     

基于多相质点网格法的大气污染仿真模拟

为了准确估计不同风速条件对单点源排放的污染物浓度时空分布、粒子抬升高度、污染物扩散范围产生的影响,本文使用以多相质点网格方法（Multi-Phase Particle-In-Cell,MP-PIC）为基础的拉格朗日粒子追踪模型对污染物扩散进行大涡仿真模拟。结果表明:低风速下,受污染源阻挡作用,污染源周边形成方柱绕流现象,污染物在下风方向分裂为两股,污染物随湍流作用在计算域内波动,且计算域内分裂状况始终存在。随着风速的增大,污染物分裂情况逐渐消失,且污染物扩散范围、粒子最大抬升高度随风速增大而减小。风速为2 m·s-1时,分裂的两股污染物之间距离为5-20 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为70-87个·m-3;风速为5 m·s-1时,分裂的两股污染物距离为2-10 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为212-300个·m-3;风速为10m·s-1时,分裂情况消失,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为407-502个·m-3。     

数值积分函数对超声波流量计精度的影响

针对数值积分函数在超声波流量计计量过程中会引入固有误差的问题,对常用的4种积分函数在Re为1.0×103～1.0×107区间的固有误差进行了比较.通过建立超声波流量计数学模型,结合发展管内流速的分布规律,计算各积分函数的2～5个声路的误差,得到了误差分布曲线.研究结果表明:各积分函数的声路数越多,引入的固有误差越小,当Re大于等于1.0×105时,各积分函数的引入误差随着Re的增大逐渐趋于稳定.在声路数不受限制且管路流量检测范围内会出现最大引入误差时,Gauss-Legender积分具有明显优势.当Re大于等于8.0×103、小于等于4.0×105时,Tailored积分具有较小误差,而Owics积分更适用于声路数受限制和Re大于4.0×105的管路流量检测.     

PABR 的 RTD 实验 CFD 模拟研究

为解决传统的流动和传质特性研究只能通过实验方法获得一些经验性关系的局限性问题, 采用计算流体 动力学(CFD: Computational Fluid Dynamic)技术对微生态周期切换式厌氧系统(PABR: Periodic Anaerobic Baffled Reactor)进行了停留时间分布(RTD: Residence Time Distribution)实验的 CFD 模拟, 以期为 PABR 构型改进、 工况模拟、 风险预测与评估等工作的开展提供节省人力物力的实施方案。 利用 COMSOL 平台对 PABR 内水体 的 SOLID WORKS 三维建模进行网格划分, 进而使用单向流层流模块、 稀物质传递模块及瞬态求解器, 根据 PABR 试验装置实物 RTD 的边界条件进行模拟。 应用 Matlab 对其实物与 CFD 模拟的标准化曲线分别进行归一 化积分求解, 判定其相似程度在可接受范围。 最后利用 COMSOL 后处理技术可视化示踪剂在 PABR 内的流动 和扩散过程, 从而实现人机交互。     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落     

多参数耦合作用下海洋立管动力响应实验

为探究多参数耦合作用下的海洋立管动力响应,设计并开展了海洋立管动力响应模型实验。模型实验的主要研究参数分为立管设计参数与流场参数。立管参数：弹性模量,边界条件、顶张力,流场参数：流速和波浪参数（波高及周期）。综合考虑五种参数进行实验室的海洋立管模型实验,模型材料选取了铝（Al）和有机玻璃（PMMA）,分别定性的对应金属立管及纤维复合材料增强海洋立管;边界条件采用两端铰接（S-S）和铰接-固接（S-F）;顶张力选取 10N和30N;外流速采用 0.3m/s和0.7m/s;波浪考虑波浪的大小分别选择周期为1.0s波高为5cm的小波浪和周期为2.0s波高为15cm的大波浪。实验研究了立管模型在 32种不同工况参数搭配下的动力响应情况,通过对实验数据分析,得出了多参数耦合作用下各参数对海洋立管的影响效果。结果表明：立管振幅与弹性模量、约束数量以及顶张力的大小成反比,与流速及波浪大小正相关,特别是在垂直来流方向,直接影响立管是否发生明显的涡激振动。     

高效过滤器送风口扩散孔板的数值模拟与实验

高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况影响着室内流场、室内空气洁净度、洁净室自净时间和扩散板阻力．对GF01-1．0型高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况时室内流场的影响进行了数值模拟，并采用风速仪、激光粒子计数器和微压计分别测量了扩散板开孔变化时室内气流分布、洁净室自净时间和扩散板内静压的影响．结果表明随着开孔率的降低，扩散板的阻力增大．在扩散板扩散越均匀、涡流区和回流区越小的情况下，洁净室自净时间越短．并且在不同的送风量下，形成室内均匀流场的扩散板开孔情况不同，所以高效过滤器送风口扩散孔板宜在额定风量下运行．     

液滴在液液接触塔中的前混返流模型

为了描述液液接触塔中流体，特别是分散相的非理想流动，考虑了塔中分散相液滴直径分布及其本身的返混，提出了文题模型。实验结果表明，用该模型计算所得的停留时间分布曲线与实测曲线相符；该模型与液滴传质理论结合，可以较准确地预测塔的传质单元数。     

分区多流域提升管EMMS曳力模型的构建

考虑CFB提升管快速床中因颗粒团聚物的存在而发生的气固相间曳力下滑的现象,建立基于能量最小多尺度方法(EMMS)的曳力模型,并将其与CFD两相流模型相耦合模拟传统等径提升管和新型分区多流域提升管两种不同结构的提升管。结果表明:将EMMS曳力模型耦合CFD双流体模型,可以合理地预测提升管内轴向与径向上的流场分布,实现对提升管内气固两相流动的准确表达;当CFB提升管的结构与操作工况发生变化时须重新寻求更为合适的曳力模型。