快速流化床颗粒团絮的识别和表征研究

本文针对内径D=0.1m、高H=3 m的三维可视快速流化床上升管,建立了图像采集及处理系统,对平均粒径d_s=0.25 mm的石英砂(颗粒密度ρ_p=2650 kg/m~3,堆积密度ρ_(pa)=1590 kg/m~3)在颗粒循环量G_s=40～70 kg/(m~2s),流化风速U_g=4.35 m/s下形成的颗粒团絮进行了研究,提出了一套针对三维快速流化床近壁面颗粒团絮的识别和表征方法并优化了计算参数。结果表明,该方法能够准确识别不同类型("U"形、倒"U"形、条形)的颗粒团絮;颗粒团絮的尺寸随上升管高度增加和固体循环通过减小而增大,颗粒团絮数量随上升管高度增加和固体循环通量减小而减少;随固体循环通量变化,"U"形和倒"U"形的颗粒团絮下落速度的平均值均为1 m/s左右。     

加压高通量CFB上升管气固流动特性实验研究

通过实验的方法考察了加压下,平均粒径为137μm、密度为2490 kg·m^-3的Geldart B类颗粒在固体通量为183～773 kg·m^-2·s^-1的高通量循环流化床上升管内的流动特性。结果表明,加压下七升管压降曲线近似线性分布。随着操作压力的增加,上升管底部颗粒浓度先增大后减小,顶部颗粒浓度逐渐增大,密相区的范围也逐渐增大。加压下截面平均颗粒浓度随颗粒循环速率和操作气速的变化和常压相类似,即随颗粒循环速率的增加而增加,随操作气速的增加而降低。     

三相鼓泡床流动结构Kolmogorov熵分析

在三相鼓泡床试验台上收集压差脉动时间序列值,同时用高速相机采集三相鼓泡床内流动结构变化的图片信息,运用混沌参数Kolmogorov熵以及确定Kolmogorov熵参数中的关联维数对压力脉动信号进行分析,得到混沌参数随表观气速的变化曲线图,研究三相鼓泡床内流型转变的情况.结果表明,该三相鼓泡床中可以明显观察到均匀流、过渡流和非均匀流三种流型,在不同的流型下,混沌特性也不同,当表观气速为0.22 m/s时,三相系统的混沌特性最强。关联维数与Kolmogorov熵随表观气速的变化曲线上两个转折点即为流型转变气速点,分析得到第-转变气速的范围是0.036~0.064 m/s,第二转变气速为0.18 m/s。运用Kolmogorov熵识别三相鼓泡床的流型,方法可行。     

自然循环型气液固三相流载气蒸发传热的实验研究

符号表Cs固体颗粒在液体中的含量vol．％dp固体颗粒直径mmde实验段当量直径mmh表面传热系数kw／m2Kk液体导热率W／mKq热通量kw／m2r液体汽化潜热kJ／kgTw加热壁面温度℃ug载气表现速度mm／sul循环液速m／sρg载气的密度kg／m3ρl液体的密度kg／m3ρs固体颗粒的密度kg／m3μg气相粘度mPa·sμl液相粘度mPa·sBo沸腾准数Nu努塞尔准数Reg载气雷诺数Rel液体雷诺数沸腾与蒸发装置内换热壁面上的结垢与结疤是降低换热效率的重要因素之一。换热装置的防垢抗垢一直受到重视。近年来，一些研究者将固体颗粒引入换热器的加热管内，形成流化床换热…     

气固流化床压力脉动信号的频域熵分析

对气固流化床风室内的压力脉动信号进行频域变换,使用三种熵分析方法,研究了一个内径150 mm、高2.5m流化床不同静床高工况下的流动特性和流型特征。实验结果表明:这三个方法得到的特性曲线可以较好地判别固定/鼓泡/湍动床三个流型;在确定从鼓泡床向湍动床转变的转变点上,DFT熵方法优于小波熵和小波包熵方法,物理意义更明确且计算更快捷。     

非圆小通道内水-空气垂直上升流动流型研究

微化工机械以及紧凑式换热器的发展,使非圆截面小通道在工程中获得大量应用,但现有文献针对非圆截面小通道内两相流动的研究报导屈指可数。本文采用可视化手段研究了水力直径分别为2．886 mm和1．443 mm的三角形截面并联小通道内水-空气垂直上升流动,表现气速0．1~100 m／s,表观水速0．1~6 m／s。根据观察和测量结果,总结得到了流型转变界限,并获得了典型流型图像。将本文的实验结果与前人的研究结果对比表明:通道的截面形状和水力直径均对非圆截面小通道内两相流型转变界限有显著的影响。     

正方形小通道内的非牛顿流体-氮气两相流动流型的实验研究

对水力直径为2.5 mm的正方形小通道内的非牛顿流体-氮气的垂直向上两相流动流型进行了可视化实验,工质分别为:浓度0.2%的聚丙烯酰胺(PAM)和0.2%的黄原胶(XG)水溶液,表观气速0.1～100 m/s,表观液速0.01～6 m/s.观察到的典型流型有:弹状流、搅拌流、弹环状流和环状流,其中弹环状流未见于水-空气上升流动.在PAM-氮气实验中发现了一种新流型-泡状-弹状流.通过流型图对比,发现非牛顿流体的搅拌流区域较牛顿流体窄,弹状-搅拌流转变线也明显右移,非牛顿流体的黏性对流型转变的影响较大.     

柱锥体喷动床喷动特性的试验研究

建立了高1500 mm、内径200 mm、锥角60°、喷口直径可变的可视化柱锥体喷动床系统,进行了五种不同颗粒喷动特性的试验,重点考察了床层压降、最小喷动速度和喷泉高度随操作参数的变化。结果表明:升速法与降速法测得的最小喷动速度具有较大的差异,降速法测得的最小喷动速度与经验关联式的计算值吻合较好;最小喷动速度随着静止床高、颗粒直径、喷口直径的增大而变大;随着表观气速的增加,喷泉高度上升,随着静止床高的增加,喷泉高度下降。     

气液固三相浆态床流型转变特性的试验研究

建立了高0.8 m,截面为0.1 m×0.01m的可视化浆态床实验系统,采用空气、水和玻璃粉作为浆态床中气液固三相,研究了颗粒粒径为58~75μm和106~150μm,固相体积分数为3%和9%时的宏观流动特性。试验获得了不同物料体系下的床层压降随气体雷诺数的变化规律,同时得到了颗粒浓度对流型转变气速的影响。找到均匀流流型向过渡流型转变的第一转变点和从过渡流型向非均匀流型转变的第二转变点的取值范围。结果表明:三相体系的压差值随着气体雷诺数的增大而趋于一个稳定值,颗粒粒径增大会使体系压差值增大;固体颗粒浓度的增加,会使第二转变点取值减小,而颗粒粒径对流型转变气速影响很小.同相浓度的增加,会加快三相体系的失稳,在更低的气速下进入到非均相湍动流动状态中.     

全国部分地区非物理类专业大学生物理竞赛题解第十六届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答

一、填空题 (共 54分 )1 . (4分 )由空中垂直下落的物体所受空气阻力 f与空气的密度ρ、物体的有效横截面积 S、下落的速率 v的平方成正比 ,阻力的大小可表示为 f=CρSv2 ,其中 C为阻力系数 ,一般在 0 .2～ 0 .5之间 ,ρ= 1 .2 kg/m3 ,物体下落经过一段时间将达匀速 ,这称为终极速率 .试估算质量为 80 kg、有效横截面为0 .6m2的某人从高空跳下 ,他下落的终极速率v终 = km/hr(千米 /小时 ) .解 :当 f =mg时 ,v终 =mgCρS=80× 9.80 .3× 1 .2× 0 .6= 60 .2 m/s=2 1 6km/hr式中 C取 0 .3.2 . (5分 )有一半球形光滑的碗 ,小球 I在碗的球心…     

管内气固两相流动的实验和模拟计算

本文基于气固两相流动模型计算循环流化床内的流动．颗粒动理学方法模拟颗粒相湍动．采用γ-射线密度计和非等速取样管测量局部颗粒浓度和流率,利用FFT方法计算颗粒浓度功率谱密度．模拟计算得到上升管内气相和固相速度和浓度分布等．数值模拟计算与实验结果相吻合．     

垂直套管环隙内汽液固三相流动沸腾传热的实验研究

符号表C。固体颗粒在液q热通量kw／mZu。固体颗粒与液体中的含量voL％，液体汽化游热kJ／kg体的滑移速度m／s小固体颗粒直径mm或mTi流体温度”CP；液体的密度kg／m’D实验段当量直径mm或mTw加热壁面温度“CP。固体颗粒的密度kg／m’h传热膜系数kw／m’K。1循环液速m／sH液相粘度mPa。k液体导热系数W／inK1前言自MatchL．P．等人首次将固体颗粒引入换热器应用于地热利用山后，对这种流化床换热器的研究开始增多【‘－‘］。研究结果均表明，固体颗粒的引入，可显著强化传热，并有较好的防垢抗垢性能。本文的研究是在液体在垂直套管环…     

气固逆流式流化床颗粒团聚特性实验研究

气固逆流式流化床可结合气固并行上行床和下行床的优点,即较高的固含率和较低的返混,近年来逐渐受到关注.搭建可视化气固逆流式流化床实验台,采用石英砂(dp=113.5μm)颗粒为物料,对光纤探针在不同操作工况下获得的瞬时信号,采用阈值法研究了团聚物颗粒浓度、团聚物频率、团聚物持续时间和团聚物时间分率在不同轴向高度的径向分布.结果 表明:输运管边壁处团聚物颗粒浓度较高且团聚物生成与破碎严重,团聚物尺寸大小在径向分布上较为均匀.随着颗粒在输运管内下降,所有团聚物特征参数均有降低的趋势.此外,表观气速和颗粒质量流量的增大有利于大尺寸团聚物的形成.研究结果可弥补气固逆流领域的不足并为团聚物的模型构建提供相关依据.     

制冷剂R22临界参数及其汽液共存曲线的测定

用观察法测定了R22临界区内38点实验数据,并确定其临界参数为:T_c=369.33±0.01K,ρ_c=521±10kg/m~3和p_c=4.990±0.0072MPa,最后还分析讨论了R22的汽液共存曲线。 一、实验原理和设备 临界参数用下列方法确定。1.用直接观察汽液相界面消失和临界乳光现象来确定临界温度T_c和临界密度ρ_c。实验证明,对于汽液平衡系统可以通过调节温度使汽液相界面出现或消失。当流体试样密度ρ<ρ_c时,随着温度上升汽液相界面向下移动,液相消     

CO2在细径管内蒸发换热的实验研究

对CO2在细径管内蒸发换热特性进行了研究。试验管为内径4 mm长为0.5 m的光滑紫铜管。实验中参数变化范围为,蒸发温度1-15℃,质量流速100-300 kg/m2s,热流密度2-18 kW/m2,干度0.1-0.9。实验结果表明CO2 蒸发换热系数高于氟利昂类制冷剂,蒸发温度和热流密度对换热系数影响显著,而质量流速的影响相对较弱,传统制冷剂的换热系数关联式不适用于CO2;二氧化碳的压力损失随着热流密度和质量流速的增加而增加,随着蒸发温度的上升而减小,CO2压力损失小于氟利昂类制冷剂。     

提拉法生长BGS(Bi_(12)Ge_xSi_(1-x)O_(20))系列低声速新单晶

用提拉法,生长了BGS(Bi_(12)Ge_xSi_(1-x)O_(20))系列中六种新的低声速单晶材料。晶体尺寸约为15×15×80mm~3。BGS系列单晶属等轴晶系,23点群,空间群是I23或I2_13二者之一,晶格常数为α≈10.11A。密度在9.20×10~3kg/m~3(BG)至9.30×10~3kg/m~3(BS)之间。(100)方向的纵波声速υ=3.7×10~3m/s,与BG单晶和BS单晶相近。     

R32在微细光管内流动沸腾的数值研究

利用Mixture多相流模型对R32在2 mm水平微细光管内流动沸腾进行了三维稳态数值模拟。模拟的工况范围为:质量流速200~400 kg/(m~2s),热流密度10~40 kW/m~2,饱和温度15~20℃。结果表明:质量流速的增加消弱了重力对两相分布的影响;热流密度的增加强化了壁面附近的核态沸腾。数值模拟的换热系数和压降与实验结果的平均偏差分别为11.3%和-1.1%。     

油-气-水三相管流管壁水润高度波动特性研究

定义了一个新的术语一管壁水润高度.在内径50 mm、长40 m的不锈钢水平环道内,利用环形电导探针研究了油-气-水三相管流管壁水润高度的变化规律,分析了折算气速、折算液速以及液相中入口体积含水率对平均管壁水润高度的影响.结果表明:管壁平均水润高度随折算气速的增加均呈指数衰减变化;随入口体积含水率的增大呈Boltman曲线的增长趋势;入口体积含水率Φ<50%、折算气速小于2.0 m/s时,随着折算液速的增大出现了水润高度的峰值.当入口体积含水率Φ≥50%时,水润高度随折算液速的线性增大(油水比为1:1)过渡到曲线递增变化.     

垂直U型沸腾管传热恶化特性的研究

本文阐述垂直U型管弯管段中,沸腾传热恶化特性的试验结果,试验在高压电加热水回路装置上进行.管子内径21mm,弯管半径700mm,压力P=45—144bar,质量流速G=800—2000 kg/m~2s,热负荷q=80—330 kw/m~2,试验得出了沿弯管段周界壁温分布特性。管子内侧与外侧之间的壁温差随质量流速、热负荷、含汽率和压力而变.△t的变化反映了两相流流型转变的影响,根据本文结果,为确保U型管内外侧壁温均匀,应避免在层状流与间歇状流动工况下工作。     

小通道内液氮流动沸腾的可视化研究

通过高速CCD可视化实验,在气体表观速度0.01～26.5m/s,液体表观速度0.01～1.2m/s范围内,对内径为1.931mm垂直向上圆管内液氮流动沸腾的流型特性进行了研究.所观测的主要流型为:泡状流,弹状流,搅拌流和环状流.并绘制了流型图,发现环状流占了大部分的区域,干度大于0.15的区域基本上都是环状流.分析了流量对流型转变的影响,流量越大,相应的流型转变干度越低,而且流量大于820kg/m2s时,没有发现泡状流.通过与相同水力直径的空气-水的流型图比较,发现本文中的弹状流区域要小很多.通用的流型转变模型预测结果与实验结果相差较大.