循环流化床内颗粒运动特性

1前言循环流化床作为一种先进的清洁煤燃烧技术，尤其在脱硫方面具有的独特优越性，使其在电力行业发展迅速。单台容量为250MWe级的循环流化床电站锅炉预计将在1998年运行，同时，国外正着手利用循环流化床燃烧技术改造老式煤粉锅炉。尽管循环流化床技术在工业界取得了很快的发展，但作为技术核心的内部颗粒运动特性还需做进一步的研究，以便为模型计算和装置放大提供更为精确的微观颗粒运动数据。作者为了探求循环床内颗粒运动特性，以求得到对工业发展的有用规律、优化设计及运行操作，利用FFT技术对三千多组颗粒浓度、颗粒速度和颗粒动…     

数值模拟颗粒旋转对流化床内气固两相流动特性的影响

流化床内颗粒自旋转将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性.计算结果表明颗粒的自旋转使得床内更容易形成气泡,颗粒浓度分布变化增大.颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显.     

湍动流化床内气固两相流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和κ-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部稀相区的颗粒分布特性.在密相区,沿床径向方向颗粒浓度在床中心处低、壁面逐渐增高;在稀相区颗粒浓度分布较均匀.沿轴向方向颗粒浓度呈底部浓度高、顶部浓度低的"S"型分布.     

循环床固体颗粒停留时间分布

一、概述 循环流化床内燃料作循环运动,主床气流速度高,气流与燃料接触强烈。这些特点导致燃料在炉内燃烧强烈,燃烧效率高,燃料充满度高,热负荷大。由于床内气流速度高,颗粒在床内一次停留时间短。中科院热物理所研制的7.5MW半工业性循环床曾用曲径燃烬     

循环流化床中加入切向二次风后气固多相流动的研究

一、引言 循环流化床以其独特的运行方式受到能源等领域的重视,循环流化床结构也正在不断地改进。和以往的床体结构相比,我们拟在悬浮段中增加了切向二次风,并考虑在床体出口处加添缩口。通常循环流化床锅炉所使用的旋风分离器直径很大,这使循环流化床整个装置的体积和造价都有所增加。上述改进后的实验装置希望通过增加颗粒在炉内停留时间以及减小扬析来达到在循环流化床内分离颗粒的目的,并降低造价同时还能提高     

喷动流化床的数值模拟研究

本文借鉴 Ｃｕｎｄａｌｌ＆ Ｓｔｒａｃｋ提出的碰撞模型,将欧拉方法和拉格朗日法结合起来,建立了喷动流化床气固两相流动的数学模型,在计算机上对试验台进行了模拟,探讨了床内颗粒的运动特征。按１：１的比例建立了喷动流化床的模型试验台并进行了试验,对模拟结果和试验结果进行了比较与分析。颗粒在喷动床内的运动特征,模拟结果都能够再现出来,模拟结果与试验结果取得了很好的一致性。     

非均匀和均匀布风流化床中颗粒的运动分析

通过实验得到了非均匀布风和均匀布风流化床内示踪颗粒在床层内的运动轨迹，在此基础上，分析了流化床中示踪颗粒的混合和扩散特性。结果表明配风方式对于示踪颗粒的扩散有很大影响，内旋流流化床具有较好的横向和纵向扩散特性，有利于使流化床内横向不均匀的状况得到改善。     

颗粒数方程的求解及流化床数值模拟

流化床内颗粒聚并和破碎将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉一欧拉气固多相流模型,利用直接矩积分方法求解颗粒数平衡方程,建立颗粒数密度与连续性方程、动量方程之间的关系,数值模拟流化床内两种不同直径颗粒发生聚并时气固两相流动特性。计算结果表明,颗粒聚并伴随着床内颗粒直径逐渐增大,床内颗粒流化状态逐渐变为固定床状态,两种颗粒直径均增加,且小颗粒的体积分数逐渐减小、大颗粒的体积分数增加。当仅考虑聚并过程时增加流化速度将导致床内颗粒体积平均直径变大。随着颗粒密度减小,床内体积平均直径增加。     

气固流化床与水平埋管之间换热系数的计算

由于大颗粒床与小颗粒床在气泡行为方面的明显不同,导致它们在传热机理上的差异,本文在气固流化床与水平埋管之间换热系数的计算方面,把流化床分为大颗粒床与小颗粒床两种情况处理,并将Saxena等人关于换热系数的计算关联式与国内部分研究者的实验结果进行了比较,为气固流化床与水平埋管表面之间换热系数的计算提供了一定的依据.     

惰性颗粒流化床中低浓度煤层气燃烧特性实验

采用实验的方法,在鼓泡流化床燃烧装置中研究了低浓度煤层气在床内的流动和燃烧特性,考察了床层温度、气体浓度、流化风速及床料颗粒特性等操作条件变化对甲烷转化率和燃烧产物的影响。研究表明:床层温度升高,甲烷转化率显著增加;增加流化风速及进气甲烷浓度,甲烷转化率减小;颗粒粒径增加,甲烷转化率增加;CO排放浓度随床层温度的升高先增加后降低,并在床层温度约850℃时达到其最大峰值,沿流化床轴向高度CO的排放浓度先增加后降低,呈钟型分布。     

大颗粒流化床与水平埋管的局部换热研究

本文给出了常温流化床中水平埋管的周向局部及平均换热系数的实验结果.结果表明,大颗粒床中水平埋管的局部换热系数分布及其随流化速度的变化规律与小颗粒床完全不同.大颗粒床中埋管周向换热系数分布呈“桃形”,后缘换热低于前缘.文中还给出局部换热随流化速度变化的规律.从大颗粒流化床的传热机理和动力学过程对流化床中水平埋管的局部换热进行了探讨.     

压力循环流化床中的传热研究

本文从理论与试验上研究压力循环流化床中床－壁面传热系数的变化规律。对常压循环流化床中的传热模型进行修正，发展了压力循环流化床中的传热模型。试验测试了床内传热系数随床内固体颗粒浓度、颗粒径和运行风速的变化规律。提出计算床－壁面传热系数的无量纲经验公式。     

稠密颗粒物质系统鼓泡现象的微观结构研究

通过重新整理气相控制方程,实现了基于非结构化网格的离散颗粒与连续流体的非线性耦合求解方法.应用该求解方法模拟计算了二维气固脉冲流化床(pulsed fluidized bed, PFB)单个鼓泡过程,数值计算结果与实验结果相符合.通过剖析两种典型床宽PFB的气固两相微观结构,观察到颗粒起动瞬间力链断裂"解锁"现象和系统压降脉冲现象,发现床内气体的流动是一个由双主涡到多涡共存再到双次涡的发展过程,颗粒的运动呈现三种形态,即抬升,沿鼓泡边界下滑和角落内"滞缓"运动. 关键词： 离散颗粒 脉冲流化床 鼓泡 力链     

用数值模拟对循环流化床颗粒分离特性的研究

针对循环流化床铁矿粉烧结技术中的关键问题,用离散颗粒数值模拟方法对不同密度床科颗粒在床内的分布进行了数值模拟。数值模拟将气相场和离散颗粒场分别用欧拉方法和拉格朗日方法进行处理,在每一时间步长内对气相场和离散颗粒场的相互作用进行耦合,得出了石英砂和铁矿粉混合床料在循环流化床内的分离规律。数值模拟结果与国外相同研究的实验结果进行了对比,验证结果表明本文所得到的模拟结果具有较高的准确性。     

循环流化床内颗粒团运动的数值模拟

本文引入聚合力来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应,井将颗粒团视为床内的离散相,建立了颗粒团的碰撞、形成及破碎模型。用此模型对循环流化床的两相流动进行数值模拟,得到了较详细的床内流动特性。计算结果表明,用本文的模型和算法模拟工程意义上的循环流化床内的两相流动是可行的。     

稠密气固两相流中颗粒团运动的DEM模型研究

颗粒聚集成团是稠密两相流动中的基本现象．本文直接以颗粒团为研究对象,建立了颗粒团运动的DEM软球模型,具体给出了稠密气固两相流中颗粒团大小的计算表达式,建立了非球形颗粒团运动、接触碰撞及破碎模型,并将此模型用于模拟一循环流化床内稠密气固两相流动,得到了流化床内颗粒团详细的运动碰撞经历及浓度、粒径分布,所得结果合理,与前人实验值相符．另外,计算表明,采用颗粒团运动的DEM软球模,能使计算量有效减少,计算时间明显缩短,说明本模型可有效地用于工程意义上的稠密气固两相流问题的模拟。     

重力驱动下运动物体在颗粒介质中的最大穿透深度

通过高速摄像的跟踪，研究了重力场中球形下落物体对松散颗粒床进行撞击并进入颗粒床内的运动过程.运用已得到的颗粒体系中运动物体的阻力模型，分析了物体质量对穿透深度的影响.研究表明，当物体与颗粒床撞击的初始速度较小时，物体在颗粒床中的最大穿透深度与物体质量呈近似线性关系. 实验得到的结果与模型符合很好. 关键词： 颗粒体系 阻力 动力学过程     

快速流化床内相分布现象的初步动力学分析

借助于双流体模型建立了快速流化床内充分发展状态颗粒相与气相平均湍流运动方程组.两相联合径向动量方程的形式揭示了床内径向空隙率分布对于当地湍流结构的依赖关系,并解释了两相流中相分布现象存在的一般性.两相联合动量方程的数值求解示范结果表明床内空隙率分布的变化趋势与实验基本吻合,为模型的合理性提供了一种佐证.     

流化床焚烧炉中颗粒扩散特性理论研究

本文建立了流化床焚烧炉中粒子扩散方程,通过求解方程,得到了鼓泡床和内旋流床中颗粒扩散特性,并与试验结果进行了对比,两者符合较好。结果表明鼓泡床横向扩散能力较差,而内旋流床有很好的横向扩散特性,非常有利于废弃物在床内的快速扩散。     

流化床中瞬态颗粒浓度信号的小波分析

气固流化床内一般处于非均匀的聚式流化状态,系统中颗粒和流体分离严重,呈现流体密集的稀相和颗粒聚集的密相共存的两相结构。床内的颗粒流体两相流的主要特征在于其非均匀的两相时空动态结构,该系统在大多数的情况下处于非线性、非平衡的状态,是一种典型的耗散结构［１］。本文介绍应用小波分析技术对流化床中瞬态颗粒浓度信号进行分析,以揭示这种结构的本质特性。