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。     

基于XPTV的流化床异形颗粒分布特性研究

构建了X光颗粒示踪(X-ray particle tracking velocimetry,XPTV)测量系统,建立了示踪颗粒的制备方法以及示踪颗粒位置与姿态取向的测量和误差评估方法。基于以上方法获得了不同气速下圆柱颗粒位置和姿态取向的分布规律,并阐述了以上分布规律与流型之间的内在联系。结果表明,流化床处于鼓泡流化时圆柱颗粒会形成内循环,颗粒中心线与竖直方向多呈倾斜状态;而处于湍动流化时圆柱颗粒则会在全床内趋于均匀分布,颗粒中心线趋于竖直方向。     

燃煤旋涡流化床燃烧特性研究

燃煤旋涡流化床燃烧特性研究金保，刘坤磊，赵长遂，徐益谦（东南大学热能工程研究所）一、前言旋涡流化床燃烧技术是在鼓泡床和循环床的基础上发展起来的第三代流化床燃烧技术，通过在鼓泡床的悬浮空间加入四角切圆二次风，组成强旋涡流场，分离从床内飞溅上来的细颗粒，...     

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。     

不同管排方式下三维鼓泡床内气固流型及埋管磨损的LES-DEM研究

埋管具有限制气泡大小和改变床内气固流动特性而被广泛用于密相流化床内,但不同管排方式对改善气固流型特性的作用不同。本文基于LES-DEM耦合方法,在颗粒尺度层面研究了不同管排方式下鼓泡床内颗粒流动特性以及埋管磨损分布特性。发现埋管的存在使得在管束的上部和下部区域存在四个明显的局部颗粒循环.另外,错列管排对颗粒的轴向迁移的限定更为明显,使得颗粒浓度在水平方向上分布更为均匀。由于不同的管排方式导致不同的气固流动特性,管束周围磨损特性差异明显.     

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.     

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     

生物质洁净能源研究中的流化床动力学模型

分别对最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床及相应的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等加以综述 ,分析其优缺点 ,并在此基础上提出动力学模拟研究的新思路 .根据流化床内在的本质———流化态的不同 ,将流化床分为最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床三种 .总结了前人针对各种流化床提出的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等思想 ,建议今后可以在以下几个方面进行深入研究 :⑴使得模型更有普适性 .⑵由于气泡有效直径尚不能在理论上求得 ,可以在理想气泡直径变化公式的基础上 ,加入非线性化学的计算 .⑶确定不同情况下的参数 ,使得工作更有延续性 ,也使得模型更加具有生命力 .⑷从高压的角度去进行模型的计算 ,并得到相应的试验数据支持 .     

速度进口边界条件对鼓泡床流动影响研究

进口边界条件是影响鼓泡流化床流体动力行为的重要因素之一.本文基于欧拉一欧拉双流体气固两相流模型,对具有中心射流进口的鼓泡流化床进行了数值模拟研究.分别采用脉动和定常进口气体速度边界条件,对鼓泡流化床内气泡的形成、长大、分离,气泡的大小进行了分析和研究.模拟结果与Kuipers等的实验结果进行了比较,研究结果表明考虑进口速度的脉动能够更加合理地预测和分析床内流体动力行为.     

流化床生物质气化过程的三维数值模拟

建立生物质鼓泡流化床气化过程的动力学三维数理模型,气相采用k-ε湍流模型,固相采用基于颗粒动理学理论封闭模型,并自编化学反应子模型。研究了气化炉内固相体积分数、各相的速度以及气化产物的组分的分布,并预测了水蒸气与生物质质量比(S/B)对气化的影响。在鼓泡床的下段固相和气相的速度均呈现振荡变化,特别是在床高H=0.18 m处,由于物料的加入,两相速度在此附近有较大的振荡。在接近鼓泡床床层表面,固相的速度达到了最大。随S/B的增加CO、H_2的摩尔分数增加,CO_2、CH4的摩尔分数减少,在S/B=3.4时,各气体的摩尔分数趋于稳定。     

方截面鼓泡床气液两相瞬态数值研究

在双流体模型中引入界面浓度输运方程,利用界面浓度和气泡平均Sauter直径模化各相间作用力。引入一附加 湍动能输运方程模化气泡诱导引起的液相湍流。利用该模型对方截面鼓泡床内气液两相流进行三维瞬态数值模拟。计算结 果表明该模型能较好得模拟方截面鼓泡床内气液两相流时均和瞬态流动特征。     

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.     

变倾角柱锥体喷动床颗粒流速与浓度分布特性

在一喷动床实验装置上,通过CCD拍摄了锥体倾角为60°、45°、30°时,颗粒在喷动床内的流型。采用图像法测速技术,研究了在三种流型条件下,床内颗粒的垂直速度变化趋势、水平速度变化趋势。采用浓度谱成像技术,研究了喷动床锥体倾角在60°、45°、30°条件下,喷动床内颗粒的浓度分布特性。通过以上研究发现,对于本装置,当锥体倾角为60°时,颗粒的速度分布和浓度分布特性最佳。     

湿法脱硫岛内气液两相流流动规律的研究

采用直接观察法、床层膨胀法和概率密度函数(PDF)法对湿法烟气脱硫塔内流型的形成和转变规律进行了研究和分析,认为湿法烟气脱硫塔内气液两相顺、逆流时,随着液气比的增大,会形成液柱式、喘动式和类鼓泡式流动等三种流型,并给出了判别三种流型的基本方法和准则,提出了气相雷诺数Reg-液气比L／g流型图,为湿法烟气脱硫塔传热传质规律的进一步研究及塔身的安全运行提供了基础依据。     

大型飞灰循环流化床燃烧模型

燃烧效率低、脱硫剂的利用率不高是鼓泡流化床的两大主要缺陷。采用飞灰循环技术能有效地克服鼓泡流化床的上述两大缺陷。“七五”期间,哈工大热能工程教研室与其它单位合作,接受了“新型130T/H流化床锅炉研制”的攻关项目。新研制的锅炉采用了飞灰循环技术。本文建立了一个较为完整的燃烧模型以模拟和预测该锅炉的运行过程。     

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。     

气固两相流FR-DNS模拟的颗粒统计分析

由于颗粒全尺度直接数值模拟(FR-DNS)不引入任何相间作用力封闭模型,同时又考虑了颗粒相与流体相的四向耦合,因而其数据具有极高的计算精度和预测准确度,在研究颗粒流动的机理方面有重大价值。本文采用FR-DNS方法模拟实验室尺度的鼓泡流化床条件下单颗粒、双颗粒及9240颗粒系统,对时间序列下系统统计特性进行对比,得出其数据的分布规律差异。结果表明多颗粒系统的颗粒平均水平和垂直运动数据统计结果均呈现多峰性,结合鼓泡床条件下多颗粒运动的特征得到了合理的解释,旨在通过统计学观点理解密相流化床系统的颗粒运动规律。     

添加剂对含盐废水焚烧结焦特性的影响

本文在鼓泡流化床废水焚烧实验台上,以SEM/EDX分析和XRD检测为手段,系统研究不同添加剂对床层结焦特性的影响,探讨其抑制床层结焦的机理。实验结果表明:Al_2O_3对结焦的抑制作用最明显,高岭黏土,Fe_2O_3和CaCO_3其次。在本实验涉及的床温范围内,添加剂对结焦的抑制主要是物理作用的结果。     

基于DDES的透平端区湍流特性和损失机理研究

高负荷透平叶片端区存在多种涡系结构的相互作用和强的非定常特性,以致端区损失可占到叶片通道内总损失的三分之一。本文采用精细的混合RANS/LES方法,研究某高负荷透平动叶端区的湍流特性和损失机理。研究采用湍动能方程方法分析叶片端区流场湍流脉动的主导因素,采用Lumley三角形方法分析叶片通道内不同位置处的湍流特性,应用基于热力学第二定律的熵生成率方法分析端区的损失机理。研究结果可为降低高负荷透平叶片端区损失提供理论指导。     

基于CCRs过程的双流化床反应器设计与冷态试验

双流化床反应器是实现钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法(CCRs)分离烟气中CO2的关键技术.本文在对不同双流化床反应器形式分析的基础上,选择双鼓泡床作为CCRs过程的反应器,并设计、搭建双鼓泡床冷态试验装置.该双鼓床反应器可以长时间稳定运行,实现物料在两个反应器中连续稳定的交换.冷态试验结果表明,鼓泡床流化速度对固体循环量没有影响,随着床料高度、固体喷射管直径与喷射管上所开小孔直径的增大,固体循环量增大.