循环流化床发展段物料簇团形状的冷态实验研究

采用实验方法,对流化床发展段流动壁面进行图像分析,以了解颗粒簇团在壁面的流动形态。试验结果表明:颗粒簇团形状变化随风量的变化较为显著;簇团形状随风量的增大由松散、颗粒浓度小、变为密集、颗粒浓度较大;簇团数目随风量的增大而变小。同时,颗粒簇团频率随高度的变化较小,颗粒簇团频率会随着床层高度的增加而有较小的减弱趋势。     

对称与不对称Y型混合器混合机理

为了探明Y型混合器的混合机理,通过实验研究了混合时间、旋转速度、不同初始装粉方式以及改变混合器结构的对称性对混合均匀度的影响.通过观察左右装填粉末和上下装填粉末2种初始条件下硅胶颗粒在Y型混合器内的混合运动,定性比较了对称和不对称Y型混合器的混合过程与效果.在此基础上,通过测定混合物的取样成分,定量研究了氧化铝粉-铁粉的混合过程.研究结果表明,粉体的对流和扩散运动是Y型混合器的主要混合机理,在混合初期以对流运动为主,在混合后期经扩散运动进一步均匀混合;与对称Y型混合器相比,不对称Y型混合器中粉体的径向对流运动明显增强,从而有利于提高混合效率.     

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。     

内置翅片参数对封闭腔内流体流动与传热性能的影响

为了研究内置翅片参数对封闭腔内湍流自然对流换热的影响,采用RNG k-ε模型数值分析了翅片位置、翅片高度和翅片数量对封闭腔内温度场和流场的综合影响。结果表明：在热壁面上布置1个翅片,热壁面竖向边界层厚度随翅片高度的增大而变厚,但腔体顶部水平边界层结构变化微弱;本文所研究的短翅片高度对热壁面上远离翅片位置处局部传热特性影响很小;在热壁面上距底面2H/6处布置高度为1.5cm的翅片能使得热壁面上平均Nu数获得最大值,在热、冷壁面上距底面及顶面分别为2H/6处各布置1个高度为1.5cm的翅片能达到同样的强化传热效果。但在热、冷壁面上距底面及顶面分别为H/6处各布置1个翅片时,翅片高度过大或过小均会抑制热壁面与腔内气流之间的对流换热过程。本文研究结果对于指导工业工程中封闭空间内流体的冷却或加热具有一定的理论参考价值。     

纳米颗粒球形度对平板通道中Al2O3-水纳米流体强制对流换热的影响

数值研究了水中添加立方体形、球形或柱状Al₂O₃纳米颗粒的纳米流体在平板通道中的层流强制对流换热,分析了纳米颗粒球形度、纳米颗粒体积分数和雷诺数对平板通道中Al₂O₃-水纳米流体强制对流换热的影响. 结果表明:当纳米颗粒体积分数和雷诺数一定时,随着纳米颗粒球形度减小,通道壁面平均努赛尔数增大,对流换热增强;当纳米颗粒球形度一定时,随着纳米颗粒体积分数和雷诺数的增大,通道壁面平均努赛尔数增大,对流换热增强.     

壁面滑移系数对多维度矩形喷动床气固流场影响的数值计算

基于计算流体力学(CFD)的方法,在欧拉-欧拉双流体模型框架下结合颗粒动理学理论,使用不同的颗粒壁面滑移系数对二维、准二维和三维不同维度的喷动床进行了数值计算。为了节约计算资源均采用轴(面)对称网格进行模拟,得到了不同维度喷动床的喷动过程云图、在不同滑移系数下颗粒体积分数云图、颗粒轴向速度轴向分布图。结果表明:相同边界条件下不同维度的喷动床喷动过程气泡生长速率有所差异。随着壁面滑移系数增大即颗粒壁面摩擦力增大,导致3个维度喷动床在中心处喷泉区的高度降低,同时颗粒轴向速度的轴向分布均也呈减小趋势;准二维床层较薄,导致颗粒在轴心处的运动还处于颗粒流体在壁面的速度边界层内,相对于二维和三维床层对壁面滑移系数更敏感。     

大颗粒流化床中颗粒反射光纤信号的多重分形特性

采用2mm直径的光纤探头，对颗粒直径为3，66mm的二维流化床内颗粒的光纤反射信号进行了采集，并利用小波变换极大模值法对该类信号进行了数值分析，结果表明其具备多重分形特征；给出了多重分形谱图，由谱图分析可知：随颗粒雷诺数RPp的增加，床中心处颗粒流动更加规律，而近壁区和中心至壁面半途区的情况正相反；在不同的RPp下，床中心部分颗粒无规则运动程度较高，接近壁面处较低，多重分形谱图分析有望为大颗粒流化床中颗粒运动规律的探测提供一种新的手段。     

微纳米球形颗粒之间的毛细力研究

两球形颗粒之间的相互接触问题是研究微机械系统中纳米接触问题的一个重要课题.在微尺度下,毛细液桥现象尤为重要,在观测纳米级物体的相互接触作用力中不可避免地要研究微纳米尺度的液桥问题.本文采用液桥力学平衡、环形近似、体积守恒方法,建立了微纳米球形颗粒之间的液桥模型,通过精确的数学求解,分析球形颗粒的接触角对于毛细作用力和液桥的断裂高度的影响.模拟结果发现,当2个颗粒之间的毛细力作用都很小时,液桥的断裂高度随着接触角的增加而减小,当其中一个颗粒的毛细力作用比较大时,断裂高度随着接触角的增大而增大,接触角的大小对于液桥的断裂高度有直接的决定作用.研究结果为计算预测微观颗粒之间的相互作用力、探索纳米颗粒间的相关特性和机理提供参考.     

自然对流对螺旋管内湍流对流换热影响

采用控制容积有限元法对有自然对流影响的螺旋管内三维湍流对流换热问题进行了数值分析研究.螺旋管内湍流对流换热利用RNGκ-ε湍流模型进行模拟,近壁处湍流利用非平衡壁面函数法处理.数值迭代计算过程中,利用SIMPLEC算法求解速度与压力的耦合.数值计算详细揭示了螺旋管进口段内湍流混合对流换热的发展过程以及自然对流对传热努塞尔数的影响.     

泡腾颗粒药肥中除草剂的释放特性

 为提高颗粒药肥中除草剂的释放性能,制备了具有泡腾特性的除草药肥颗粒,以亚甲基蓝比色法评价其泡腾特性,研究了除草药肥颗粒中苯噻酰草胺和苄嘧磺隆的释放过程.结果表明,颗粒药肥具有显著的泡腾作用,苯噻酰草胺和苄嘧磺隆释放平衡时间为15和11min,仅为传统型颗粒药肥的33.3%和36.7%.两种除草剂的释放过程均遵循双常数方程和Logistic方程,且相关性达到极显著水平(P<0.001),释放速率由液膜扩散和颗粒内扩散联合控制.     

置有竖直隔板鼓泡流化床物料停留时间

采用平均停留时间法研究了Geldart B类固体颗粒在内置竖直隔板鼓泡流化床的停留时间,在冷态试验台基础上研究了进料速率、流化风速、粒径、内置竖直隔板等因素对颗粒停留时间的影响。实验表明,进料速率、流化风速为影响停留时间的主要因素,且在一定的范围内三者之间有固定的关系,料径和中间的隔板高度的影响不大,两侧通流高度对停留时间几无影响。实验结果可为磁化焙烧鼓泡流化床物料停留时间和工业上采用竖直隔板提供理论依据。     

流化床风帽压力波动信号相关性实验研究

在研究流化床气固两相流流化状态时,采集、分析流化床中压力波动信号是主要的研究手段之一,近来,使用风帽压力波动信号替代壁面压力信号成为研究热点。借助冷态鼓泡流化床实验装置,在不同风量下,采集布风板不同位置风帽入口静压波动信号,分析风帽整体压力信号的相关性问题。首先分析信号时域图和箱型图,然后应用主成分分析方法计算不同位置风帽压力波动信号的相关性,最后利用风压信号独立性,分析不同风量对床内流化状态的影响。结果发现:不同床料会对流化床中风帽压力造成影响;风帽的压力信号随着风量的改变仍然保持不相关性;能够利用不同位置风帽压力波动信号对床内流化状态进行监测,表明所提方法具有可行性。     

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。     

磁控流化床流体力学研究

本文研究了磁场作用下不同粒径的铁粉层与气流接触的几种特征模式,在Ｂ－Ｕ座标图上给出较过去文献更为系统和完整的固定床区、磁稳床区、为流区、磁控鼓泡流化区和柱塞滑动区的区域划分图谱。并着重研究了磁稳床区和磁控鼓泡流化区内的两相流体力学行为。     

磁流化床中铁磁颗粒流化特性的数值模拟

针对磁流化床中颗粒浓度高,相互作用强的特点,在双流体模型的基础上,引入颗粒流的动力学理论,对床内铁磁颗粒在不同工况下的流化特性进行数值模拟.计算结果表明:在无磁场或弱磁场作用下,床内多处产生气泡,颗粒呈鼓泡流化状态;在适度磁场作用下,磁场对颗粒的作用明显,可以抑制床内气泡生成,实现颗粒的稳定流化.增大气体表观流速比后,磁场的调节作用相对减弱,颗粒不能实现稳定流化.与试验数据比对,二者吻合较好,数值模拟结果较好地反映磁流化床中颗粒的流化行为.     

边壁下降流内循环模型

从循环流化床（简称ＣＦＢ）边壁下降流的现象入手，首次揭示了边壁下降流的生成机理，并就床顶结构对边壁下降流的影响进行了试验研究．在此基础上，建立了边壁下降流内循环模型．通过分析和数学推导，给出了边壁下降流内循环速率以及轴向截面平均物料浓度关系式     

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

旋转填充床微观混合的沿程实验研究

微观混合的研究对于更好地认识和处理一些受其影响的快速反应过程（聚合、结晶等）具有重要的指导意义。通过设计一台能实现沿程取样的旋转填充床,同时通过采用一种平行竞争微观混合体系 碘化物 碘酸盐反应体系,考察了填料的不同径向位置离集指数的分布及各操作参数对旋转填充床微观混合效率的影响。本文第一次从实验上证实了旋转填充床填料的端效应区在强化微观混合方面的重要作用,系统的总结了各操作参数对微观混合的影响。与其他反应器相比,旋转填充床具有更好的微观混合效率。