液-固流态化系统固体颗粒特性研究(1)：颗粒的初始流态化速度vmf

为数众多的计算颗粒初始流态化速度的公式大体上分为三类：第一类以Ergun公式为基础，引入经验系数加以修正；第二类以某种流体力学关系为基础；第三类属于纯经验公式。这三种类型中，以第一类式子有较大范围之Ar适应性，比较适用。本文提出的计算式子也属于Ergun型，从目前掌握的实验数据看来，比工程界广泛应用的Wen and Yu式子用于计算液-固流态化系统有更高的精确性，而且对球形与非球形颗粒都适用。     

多级散式流态化精密分级塔分级模型的研究

多级散式流态化精密分级塔是一种新型的气固分级设备,它以流态化和精馏原理为设计基础,并在实验中取得了较好的分级效果。针对分级塔的特点,以理论公式和经验公式为基础,结合实验结果,以划分区域的方法（8μm以下颗粒为一区域,以上为一区域）,建立了分级塔内颗粒的分级效率数学模型。公式计算结果与实验结果的比较表明,该分级模型基本反映了新型多级流态化精密分级塔中超细颗粒实现分级的实际情况。     

水泥生料粉的流态化行为

本文研究了颗粒粒度分布不同的几种水泥生料粉的流态化行为,定义了C类颗粒作用因子Fs,得出了Fs<0.3时水泥生料粉有较好流态化行为的结论,讨论了开发低Fs值生料粉粉磨系统的可能性和意义。     

黏性颗粒失流态化过程的实验研究

采用低温黏结的聚乙烯颗粒,在二维半热态内循环流化床实验台上模拟黏性颗粒高温失流态化过程,并对失流态化过程进行了规律性总结,对其床压信号进行了时域分析与频域分析.实验结果表明:从颗粒正常流化到失流态化可分为熔融、分层、成核、成团和死床5个阶段.时域分析中,压力变化可反映出床内失流态化发生的大致时间,标准偏差的变化先于均值的变化;频域分析中,频谱图上主频的变化明显于均值的变化,为防止床内出现失流态化提供了可能;通过对比不同测点的频谱图,可反映出床内最早出现失流态化的位置.     

中浓纸浆悬浮液的流态化研究及CFD模拟

通过高剪切作用力实现中浓纸浆悬浮液的流态化,并对其流态化运动进行研究.结果表明:中浓纸浆悬浮液在流态化过程中的能量耗散最终以热的形式发散,悬浮液在流态化过程中温度不断升高;中浓纸浆悬浮液流态化运动的主体是尺度较小的絮聚团的流动,体现出牛顿流体的流体动力学特性,流态化过程中存在着纤维分散与絮聚的动态耦合与平衡关系.文中还在流态化运动研究的基础上,以气-液两相流欧拉模型及基于雷诺时均法的混合湍流模型为基础对中浓纸浆悬浮液的流态化过程进行了计算流体力学(CFD)模拟,结果表明模型的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

流态化准数方程及最小流化速度的确定

气体力学参数的确定是流态化过程正常进行的前提,本文运用相似理论,从流化一类现象中固体颗粒和气体介质两方面的运动相似入手,用与前人不同的研究方法,导出了适用于全过程的流态化准数方程式,以此作为流化过程气体力学诸参数研究的统一基础。在此基础上,针对工业加热流化床的特点,通过实验建立了最小流化速度的实用计算式,由于考虑了固体颗粒与气体介质密度比这一影响因素,从而提高了计算精度,为流化床气体力学参数的确定提供设计依据。     

小麦流态化干燥实验关联式及在热泵流化床谷物干燥中的应用

基于流化床干燥理论,采用热风循环充分的电热烘箱作为干燥器,对小麦进行了一系列的薄层干燥实验研究,模拟小麦流态化干燥过程,总结出适用于流化床小麦干燥时间预测的经验回归公式.开发了热泵流化床谷物干燥实验系统,并将小麦干燥的经验回归公式应用于此实验台的干燥实验过程.结果表明,小麦干燥经验回归式可用于预测小麦在流态化条件下的干燥时间,所开发的热泵流化床谷物干燥装置经济性合理,有市场应用前景.     

船运铁精矿流态化模型试验的离散元数值模拟

采用离散元程序PFC3D对散装铁精矿在动力荷载作用下发生流态化的室内振动台模型试验进行数值模拟,从细观的角度研究铁精矿流态化的演化规律及内在机理。考虑流态化过程中的非饱和特性,利用微小颗粒模拟水团,通过设置黏结模型模拟矿粉颗粒间的基质吸力,实时观察流态化过程中铁精矿位移场、水颗粒迁移情况以及细观组构的变化和发展,并将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析。结果表明:铁精矿发生流态化的主要原因是水液面的上升;其细观机理为在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下运动和颗粒间水团汇集形成水膜后的向上迁移。     

基于模型试验的散装铁精矿流态化细观规律

利用室内振动台模型试验,对散装铁精矿流态化细观规律进行了研究.基于细观图像采集分析系统,研究了铁精矿在流态化演化过程中颗粒间及颗粒与水分间的相互作用,分析了颗粒长轴方向、平均接触数、平面孔隙率等演化规律,探讨了铁精矿流态化细观规律及其与宏观现象间的联系.结果表明:水分迁移在铁精矿流态化演化过程中至关重要,其宏观表现是水液面上升;细观组构是控制铁精矿宏观力学行为的重要参数,其所反映的规律与宏观现象一致.     

流态化电极处理含金属废水过程的研究--金属在阴极颗粒电极上沉积的传递特性

基于膜扩散理论，提出了流态化条件下金属离子自溶液主体向阴极颗粒电极表面传递、沉积、成长的速率方程；讨论了由于表面反应热和流体流动造成温度分布不均匀而引起的传热及其对金属的流态化颗粒电极上沉积成长过程的影响。为流态化电极处理含金属废水过程的传质、传热强化提供了依据。     

白砂糖流态化特性的分析

本文研究了白砂糖在流化床中的流体力学特性。试验表明：白砂糖的压降一空气速率曲线有明显的临界点；完全流态化后，白砂糖体系的压降并未保持恒定；临界流态化速度Ｕｍｆ＝０．７５ｍ／Ｓ。对Ｅｒｇｕｎ方程式进行了修正，得出适用于白砂糖体系的临界流态化速度综合关联式。     

双组分颗粒系统流化特性的试验

在Ф129mm的有机玻璃流化床中，对玉米芯、木屑和稻壳的流化特性进行了较为系统的试验研究，并对流化床炉渣和河砂两种不同粒径的惰性粒子的加入进行了对比试验，在理论分析的基础上，得出了双组分混合颗粒系统的最小流化速度的经验公式．试验结果表明，惰性粒子的加入量应多于20％（质量分数），惰性粒子与生物质在粒径比较相近的情况下，经验公式计算所得的最小流化速度与实测值吻合较好．     

Simulation of dynamic behavior in bubbling fluidization

Both the behavior of bubbles in the distributor with several orifices and the sensitive dependence of bubbling fluidization on initial condition have been simulated by particle-motion-resolved discrete model in which the gas flow is obtained by solving the Navier-Stokes equation including two-phase interaction, and the motion of solid phase is obtained by decomposing the motion of each particle into collision process and suspension process. Compared with the pseudo-fluid models and previous discrete models, this model is authentic and can be widely used for simulating bubbling fluidization.     

多粒级加重质流化特性的实验研究

为拓宽加重质的粒级分布范围,保证流化床床层稳定,根据颗粒的性质及级配原则,对窄粒级加重质进行配比,分析其粒度组成及流化特性,并进行分选实验。结果表明,在一定粒度范围内,具有细粒级宽分布的颗粒有利于改善流化质量;以不同粒度分布的两种加重质进行配比,粗颗粒中细颗粒的质量分数不宜超过50％,且30％为最佳;较宽粒级范围的加重质具有良好的分选特性,在分选气速适合的范围内,能形成均匀稳定的床层并取得较好的分选效果;气速为5．67cm／s,分选时间为90s时,流化床的分选精度较高,且Ep值为0．030。该研究为提高气一固流化床的分选性能提供了借鉴。     

不同含水率下污泥流化特性试验研究

在流化床试验台上,对某造纸厂污泥颗粒在9种不同含水率下的流化特性进行了研究。试验结果表明:随着污泥含水率的增大,临界流化速度u_(mf)逐渐增大,床层压降波动变大,流化变得不稳定,流化状态由散式流化向聚式流化过渡。当含水率大于38%时,穿孔和沟流极易发生,污泥无法流化。由于不同种类的污泥流化性质差异较大,前人试验条件各不相同,有关u_(mf)的计算还没有统一的公式。基于试验数据,介绍了两类常用的u_(mf)经验公式,比较后采用更优的模型推导出了此类污泥的u_(mf)计算公式。其他种类污泥的u_(mf)计算公式可参考本文方法较快得到。     

煤粉在流化喷吹罐内流化行为

利用自行研制的煤粉输送性能测定装置，研究了煤粉在流化喷吹罐内的流化行为。结果表明：煤粉在流化喷吹罐内的流化是一个逐步实现的过程，煤粉实现流化的实际临界流化速度大于理论临界流化速度，根据煤粉的运动状态，煤粉的流化过程可以分为固定床、流化床和气流床三个阶段。     

白砂糖流态化随机数学模型

根据白砂糖颗粒的固有特点及其流态化特性，首次应用马尔科夫过程建立了描述白砂糖流态化的数学模型，本文为白砂糖流化床的放大和建立相应的计算机软件系统提供理论依据。