脉冲进料流化床电化学反应器电位波动信号分析

以铁氰化钾体系Fe3＋/Fe2＋为研究对象,导电石墨颗粒为工作电极,采用自制复合探针测定了液固流化床电化学反应器床层颗粒电位和溶液电位波动信号,并进行了功率谱及概率分布密度分析。分析结果表明,在二电极可逆慢反应体系中,颗粒电位与溶液电位信号的波动幅度比较接近且相对均匀,未出现低频大幅波动信号,过电位（颗粒电位与溶液电位之差）信号的波动幅度相对较小;在初始流化状态以及膨胀率为15%时出现多个幅值较大的波动主频,主要频率分布小于10 Hz且波动主频与脉冲进料频率相吻合,过电位功率谱图的波动幅值均较小并接近于白噪声。电位波动与进料方式有关,采用脉冲蠕动方式进料可使床层过电位分布均匀。     

导向挡板对催化裂化颗粒湍动流化床流动特性的影响

针对一个具有一层导向挡板的催化裂化颗粒流化床,在500mm×30mm×6000mm的大型二维流化床冷模装置中,考察了湍动流化状态下的气固流动现象、床层密度分布、压力脉动和床层膨胀率,并与自由床中的气固流动规律进行了对比。结果表明：流化床中加入挡板后,其下部将会出现一个低密度区,而在其上部则会出现一个高密度区;挡板的加入将大大降低床层的压力脉动,压力脉动和挡板下方气垫的高度分别在一定程度上反映了挡板对气泡破碎的能力和抑制颗粒返混的能力;相比自由床,挡板床具有较小的起始湍动速度和较大的床层膨胀率。     

固废流化床异型颗粒与床料共流化特性

建立了截面0.2 m×0.2 m、高1.2 m的固体废弃物流化床冷态实验装置,选取4种形状、尺寸和密度差异较大的异型颗粒模拟固体废弃物,床料为粒径0.18 mm的石英砂.采用压力信号和快速CCD图像分析相结合的方法,重点考察了不同种类和比例的异型颗粒与床料共流化时的压降特征、流动结构和最小流化速度,并提出了该体系最小流化速度的新关联式.结果表明,异型颗粒与床料共流化时,升速压降曲线波动大且易低估最小流化速度,而降速压降曲线较为平滑,类似纯床料流化,可用于确定最小流化速度;最小流化速度随异型颗粒体积比和特征密度的增大而增大,与静止床高变化无关.关联式的预测值与实验结果及国内外其他一些研究者的实验值吻合得较好,平均相对误差为14.7%,可适合于多种类异型颗粒与床料共流化体系.     

脉动流化床干燥玉米的试验分析

在脉动流化床上对玉米进行了干燥试验,分析了入口风温、风速、频率、床层料厚四个因素对干燥过程的影响规律．得出玉米在脉动流化床上干燥时,当脉动频率为6Hz时,脉动流化干燥性能最好;风速以6．3m／s为宜,当风速能够使床层物料产生脉动流化时,在此基础上改变风速,对传热传质不会有明显的影响;料层厚度对脉动流化干燥的影响最大,在保证床层物料能够流化的基础上,料层越厚越好;考虑减少单位热耗,应该适当降低风温;只考虑增加去水速度时,应该适当提高风温．     

湿颗粒的振动流化特性实验研究

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒振动流化床可以显著改善床层内的沟流现象,使流化更稳定.降速过程中,固定床阶段湿颗粒振动床床层压降ΔP明显大于湿颗粒普通流化床压降,而在第2流化阶段两者压降相近;同时,湿颗粒振动流化床压降随含液量的增加先降低后增加.在湿颗粒振动床中,随着振动强度的增大,最小流化速度减小;随着含液量上升,最小流化速度先增加后下降;随着颗粒粒径的增大,最小流化速度增加.最后得出了D类湿颗粒振动流化床最小流化速度的计算关联式.     

利用亥姆霍兹共鸣器衰减压缩机阀腔内压力脉动的研究

针对压缩机管路气流脉动问题,提出了一种适用于活塞压缩机阀腔气流脉动衰减的亥姆霍兹共鸣器结构,并对其衰减特性进行了研究,同时建立了某活塞压缩机排气管路气流脉动的三维波动模型,模拟了气柱固有频率及压力脉动波形.实验结果表明:安装亥姆霍兹共鸣器后,压缩机阀腔内的压力脉动幅值降低40.4％,缓冲罐之后的远离压缩机侧的管路内压力脉动幅值变化很小;管路气缸喉管处的52.9 Hz特征频率消失,该处附近出现了2个新频率,分别为40.4 Hz和66.9Hz;当共鸣器共振频率偏离脉动主频且为46.3 Hz时,阀腔内压力脉动幅值将衰减24.4％.     

脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性的研究

分析了脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性．研究表明脉动流化床中物料的运动状态,可以看作是其平动、振动和旋转运动的叠加．在一定的气流速度下,处于旋转运动物料的传热效果要比振动物料的传热效果好．将Ranz—Marshall公式应用到在脉动流化床气-固传热系数的计算中,有其局限性．气流温度是影响干燥过程降水幅度的重要参数,床层静止高度及脉动频率对干燥过程的影响很小．当气流速度等于或高于最小脉动流化速度时,床层内的温度分布均匀一致,脉动频率对温度分布的影响很小．     

声场作用下纳米颗粒的流化行为

在56 mm的玻璃流化床中,对纳米SiO2和TiO2颗粒在不同频率和声压级声场辅助下的流化行为进行了研究。实验表明,在低频（40-60 Hz）和高声压级（高于100 dB）的声场条件下,沟流和节涌得到有效抑制,纳米颗粒形成均一稳定的聚团,实现平稳流化。随声压级升高,颗粒的最小流化速度减小,流化行为类似Geldart A类颗粒。在声场的其他条件下,纳米颗粒的流化行为与不加声场相似,无法实现稳定流化。     

压力脉动法探究U型还原室内床层流化特性

U型还原室是铁矿悬浮磁化焙烧炉的核心装置,其内部物料流化特性尚不明确.为此,搭建冷态试验系统,采用压力脉动法探讨了初始床层高度、松动风速及物料粒度对流化室内物料流化特性的影响,通过功率谱密度分析了流化机理.结果表明:松动风速和物料粒度是影响初始流化速度的主要因素,而初始床层高度影响不大;流化室内压力脉动随初始床层高度和松动风速增大而减小,随物料粒度增大而增大;功率谱分析揭示了气泡形成、聚并及破碎是导致压力脉动的根本原因.研究结果为悬浮磁化焙烧试验过程中操作参数的设计及优化提供了理论和数据支持.     

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。     

主动脉动气流分选机理及流场模拟

通过分析不同雷诺数流型下颗粒运动阻力系数的差异,考虑主动脉动气流流场中颗粒运动所受到的附加质量力作用,分别得出斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程.对直径和密度不同,但空气动力学特性相同的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,并优化动力学模型参数.在此基础上,应用颗粒高速动态分析系统对示踪颗粒的运动规律进行分析,研究主动脉动气流分选优于传统气流分选的机理.研究结果表明,数值模拟与示踪颗粒的实验室分选试验结果具有很好的一致性,低密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于8%,高密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于5%.     

纳米TiO2添加FCC大颗粒的流化性能

通过添加较大粒径的催化裂化催化剂(FCC)颗粒来改善纳米TiO2的流化性能,测最床层压降和床层膨胀曲线,研究添加颗粒的添加量以及粒径对流化质量的影响,并用R-Z方程对流化后的体系散式化程度进行分析.研究结果表明:FCC颗粒的添加量达到30%后可以显著改善纳米TiO2的流化质量;当添加量增大到40%时,压降曲线更平滑,最小流化速度减小,床层膨胀比增大,散式化程度升高;FCC颗粒的粒径越小,流化效果越好;当粒径为109120 μm的FCC添加量为30%时,实现完全流化;当粒径为96～109μm的FCC添加量为20%,气速为11.04 mm/s时,床层基本实现完全流化,偶尔有少量沉积;而当粒径为75～80μm的FCC添加量为20%时,气速约为94.32mm/s即可以实现完全流化.     

ECT测量A类颗粒初始流化特性

利用电容层析成像技术对Geldart A类颗粒流化性质进行研究。研究结果发现:流化床中固体质量分数随着气速的变化趋势与压力波动变化趋势具有一定的相似性,即固体质量分数的突变点与压降的突变点一致,据此可以推断出Geldart A类的最小流化速度,为流化床基础流化特性研究提供新的研究手段。     

床料对固废流化床颗粒混合特性的影响

在横截面为200 mm×200 mm、高1 200 mm的方形截面冷态流化床反应器中,对4种异型模拟固体废弃物颗粒在不同床料辅助流化下的分布特性进行了试验研究.结果表明,床料密度对床层内颗粒混合的影响较大,床料密度的增大使固废颗粒的浮升趋势显著增强,单种固废颗粒在床层内的分布特性取决于床料密度与此种颗粒密度的比值ρb/ρp,且对4种固废颗粒考察后发现,当ρb/ρp≈2.4时,床层混合最为理想.床料粒径的增大同样增强了固废颗粒的浮升趋势,但提升幅度相对较小.床料体积分数增大有利于床层内颗粒的稳态混合,为保证固废流化床内良好的流化混合质量,床料体积分数应大于80%.     

细颗粒环形气/固喷动床的压力波动分析

采用高频采集压力波动信号,通过统计和频率分析等手段讨论喷动气速、静床高及测点高度等参数对压力波动标准差的影响,并对床体中压力波动来源进行研究.结果表明:压力波动标准差随喷动气速和静床高的增加而增大,随测点高度的增加而减小;由于采用多喷口送风,功率谱中出现高频峰值;床层压力场的扰动主要来源于气泡的产生和破碎、气泡运动的相互作用以及气流从压力室进入喷口所产生的相互扰动.     

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。     

气固流化床中颗粒碰撞压力研究

在完全流化状态下,采用膜式压力应变传感器、多通道数据采集仪测定了不同颗粒在不同床层位置上颗粒的碰撞压力时间序列,并采用PV4A型颗粒速度仪测量相应气速和空间位置上的空隙率。通过对颗粒碰撞压力时间序列的均值分析和功率谱分析,得出影响颗粒碰撞压力的因素和颗粒碰撞压力时间序列的频域特性。     

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.     

大颗粒流化床内压力波动现象的仿真研究

应用离散颗粒模型大颗粒气固两相流化床系统进行了仿真研究，在完全流态化条件下对压力波动现象进行数值模拟。结果表明，压力波动的范围和频率与流化床内两相运动状态密切相关，随着床内颗粒相湍动的加剧,压力波动不断加剧，床内压降随表观气流速度的增加略有减少。对大颗粒流化床压力波动的模拟为进一步研究流化床稳定操作提供了有力的依据。     

基于ARM功率谱分析的喷动流化床压力波动频率特性

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床煤部分气化试验装置上,采用现代自回归模型(ARM)功率谱分析的方法,系统地考察了喷动气流速、流化气流率、静止床层高度对喷动流化床床层不同位置压力波动主频的影响.结果表明:床层不同位置压力波动的主频随喷动气流速的增大而增大,随静止床高的增大而减小;V型布风板以上床层压力波动主频随流化气流率的增大先增大(Qf/Qmf≤1.0)后减小(Qf/Qmf>1.0),布风板区域内压力波动主频随流化气流率的增大而增大.结合数码CCD图像对结果进行分析,揭示了压力波动主频与床内流动结构的关系,这对于发展喷动流化床技术提供了新的研究方法.