新型流化床外取热器的性能验证试验

针对目前工业流化床反应器普遍采用的传统外取热器设备复杂、长周期可靠性差、传热效率低等问题,提出一种基于热管、具有更高设备可靠性的新型流化床外取热器。为考察新型外取热器的传热和流化特性,设计并建造一套小型热态性能验证试验装置,研究热管启动特性、流化特性以及不同因素对热管密相传热系数的影响规律。结果表明：热管具有非常高的传热效率,这表现在新型外取热器测得的传热特性规律总体与前人报道的密相流化床对流传热特性变化规律总体一致,也具有相近的数值范围;试验范围内热管在催化裂化(FCC)颗粒流化床的最大密相传热系数可达620 W/(m²·K),高于所有文献报道中工业FCC外取热器的实测传热系数,充分验证热管作为新型外取热器传热元件的可行性;在影响传热系数的众多因素中,表观气速的影响最大,床高次之,床温最小。     

基于流体体积模型的放射性废树脂蒸汽重整流态化数值模拟分析

放射性废树脂蒸汽重整反应器通常采用流化床结构。树脂在流化床中达到较好的流态化是保证反应持续,提高处理效率,实现树脂减容和核素包容的关键因素。为更好地对流化床中树脂的流态化情况进行分析优化,建立了鼓泡流化床树脂蒸汽重整的计算模型,针对废树脂蒸汽重整中试流化床采用VOF模型模拟流化床内树脂蒸汽多相流动状态。重点分析了不同流化操作气速下的床层压降、床高空隙率分布,获得了不同操作气速下的树脂流化状态。数值计算分析及后续测试结果表明,采用VOF模型可较好用于废树脂鼓泡流化床的计算模拟;操作气速增加,树脂的流化状态产生明显变化;当操作气速控制在0.7m/s左右时,该中试流化床可达到最佳的流化状态。     

氯甲烷表观气速对流化床合成甲基氯硅烷的影响

与搅拌床相比,流化床具有良好的传热性能和传质性能。将流化床用于直接法合成甲基氯硅烷,能明显提高甲基氯硅烷的生产能力。氯甲烷表观气速是流化床关键的操作参数,本文着重讨论氯甲烷表观气速对床层温度分布、反应温度控制及反应器稳定性的影响。     

CuO/Al2O3作为载氧剂的流化床化学链燃烧数值模拟

以欧拉-欧拉双流体模型和气固非均相化学反应动力学为基础,嵌入了气固化学反应速率方程和反应内热源项的UDF(自定义函数)程序,对化学链燃烧燃料反应器——鼓泡流化床内气固两相流动及化学反应过程进行了数值模拟,并分析了甲烷进气速度对床内气固两相流动、传热及化学反应速率的影响.结果表明:随着甲烷进气速度增加,床内气固混合更加剧烈,气泡的产生、碰撞和破碎使得气固分布不均,流化质量下降,导致反应器内化学反应速率以及温度分布不均,床内局部存在的高温区域将使颗粒温度过高而烧结,降低了甲烷燃烧效率.     

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。     

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.     

湍动流化床内相间传质系数的测定

本实验在φ２００ｍｍ的流化床中，以ＦＣＣ粒子作为流化颗粒，采用示踪气与流化气从床底分相并流输入的示踪方式，并利用气相色谱仪中的热导池对流化床内的示踪气进行连续取样分析，测定了湍动流化床内不同表观气速下的相间传质系数。实验结果表明相间传质系数随轴向位置的变化较大而随径向位置的变化较小，且其值随表观气达的增大而增大。     

导向喷动流化床生物质快速裂解制液体燃料

在冷模试验得到的优化的结构参数基础上,建立了一套生物质最大处理量为5kg／h的导向管喷动流化床生物质裂解反应器。反应在常压和440～520℃进行,以木屑为生物质原料,二氧化碳和氮气为喷动气或流化气,沙子为流化介质。结果表明该喷动流化床反应器可用于生物质的快速裂解。在400～480℃,液体产率随温度增加而上升,高于480℃时,二次反应的加剧又导致液体产品产率下降。固体和气体的产率则随温度的升高而减少。喷动气和流化气流量的增加均强化了反应器内的传热,并使生物质初始裂解产物的停留时间减少,二次反应进行程度减弱。在适当的裂解条件下液体产率可达73．2％,此时气体和焦的产率分别为12．8％和14．0％。所得液体产品为单一相液体,含水约30％,可用于燃烧。与流化床相比,喷动流化床作为生物质快速裂解反应器可明显提高液体产率。     

流化床式筛分机中气泡特性的数值模拟

采用流化床式筛分机,针对煤料在流化床内流化时的鼓泡筛分特性,以Eulerian多相流模型,对筛分机的单粒径颗粒气固两相流动进行模拟,得出了筛分机内某一截面的固相体积份额分布图和不同截面的气泡分布图.为求证最佳流化速度,共设计了4组不同入口气速的工况.根据4组数值模拟结果,分析得出筛分机内最佳流化速度为0.96m/s.通过比较4组工况的流化效果发现,当流化速度为1.36m/s时,气泡最多,因而该工况最具有代表性,可用来研究筛分机的鼓泡特性.研究结果表明,筛分机的鼓泡具有随机性和不均匀性.     

流化床膜反应器用于氯化亚铜合成二甲基二氯硅烷

有机硅单体是有机硅工业的支柱,通常采用Rochow反应合成。在流化床膜反应器内考察CuCl催化剂形貌、反应温度、Si粉粒径及气体流化速度对Rochow反应的影响。结果表明,CuCl形貌对其催化性能影响不大;随着反应温度的降低,二甲基二氯硅烷(DMDC)选择性逐渐升高,优化后的反应温度为300℃,对应的DMDC选择性高达90%;当气速为1.1Umf,dmm/s(Umf,d为平均粒径为dμm的Si粉的临界流化速度),随着Si粉粒径的降低,DMDC选择性及Si粉转化率明显降低;相同气速下Si粉粒径的降低及相同Si粉粒径下气速的升高均会导致Si粉转化率下降,且操作气速为15.6 mm/s、Si粉粒径为200μm时,对应的DMDC选择性高达90%。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立的数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测．分析了床层密度、床层温度、流化速度、颗粒粒径以及壁面长度等设计和运行参数对传热系数的影响．结果表明，床层密度越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径越大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大．     

流化床内气粒两相间传热的萘升华模拟实验研究

在流化床模型实验台上使用萘升华热质类比技术对气粒两相间的传热特性进行了实验研究。实验考查了流化床床料重量、流化风风速和床料平均粒径对气体与颗粒间换热的影响，实验结果表明。在其它条件相同的情况下，流化床内气体和颗粒两相之间的表观传热传质系数随着流化风速的加大和床重的增加而增大，随着床料颗粒粒径的增加而减小。     

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．     

双室流化换热器传热分析

介绍了一种用于腐蚀性乏气余热回收的新型无管束磨损的间热式换热器——双室流化换热器．类比壳管式换热器传热分析,对其传热特性进行了理论研究．研究表明,换热器总热阻由两流化床气固换热热阻和颗粒循环流动传热热阻串联而成;颗粒流量在一定范围内可控制其传热过程;加大气流速度,增加床层横截面积,选用大颗粒及加大颗粒流量等均可强化其传热．为后期研究其传热特性及工业应用提供了理论依据．     

费托合成反应器的技术进展

费托合成反应器是间接液化的核心技术之一,该文介绍了费托合成反应器的种类、特点及其主要开发过程,对固定床、流化床和浆态床三种反应器的特点进行了分析对比。因浆态床具有生产能力大、传热效率高、可在线更新催化剂、制造成本低等优点,也是费托合成工业开发的主要发展方向。浆态床反应器开发的关键是固液、分离、反应热移取、气体分布器的研究和开发。     

流化床烧炭再生的传热分析

研究了流化床反应器内烧炭再生时气-固间的传热机理,建立了气-固传热面积模型和床层瞬态传热模型,并将模型计算值与实验测定值进行了对比,二者符合良好.结果表明结焦催化剂高温再生过程中,气、固间存在显著温差.     

循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型．模型主要由流动和传热两个部分组成．在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数分为颗粒对流、颗粒辐射、分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加．与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的     

稠密气固两相反应流的拉格朗日法

提出了采用欧拉坐标和拉格朗日坐标相结合研究稠密气固两相反应流的方法,建立了稠密两相反应流中两相运动、传热、化学反应的模型与算法,采用该模型与算法研究了循环流化床排烟脱硫装置内的两相反应过程,得到了详细合理的计算结果.结果表明,采用此模型和算法模拟工程意义上的稠密气固两相反应流是可行的.     

谷壳流化床流化特性及传热特性

本文介绍了谷壳流化床流化特性和传热特性的试验研究结果.试验是用一定量的砂粒加入不同分额的谷壳作为床料.试验得出了谷壳流化床的临界流化准则关联式及与水平埋管之间放热系数沿床高和床宽的变化规律和放热系数大小与流化速度、谷壳体积分额之间的关系.