沸腾床宽筛分物料平均粒径的确定

临界流化风速是沸腾床一个很重要的流体动力特性参数,目前它的计算公式很多,这些公式的实验依据绝大部分是用粒度小,较均匀的料层所得,对于沸腾燃烧锅炉中宽筛分混合物料的沸腾床不一定适用. 在沸腾燃烧锅炉中,为了计算宽筛分料层的临界流化风速,必须应用平均颗粒直径.当前应用最普遍的是颗粒重量百分比平均直径与颗粒比表面积平均直径,但是对于同一     

沸腾炉中宽筛分物料的分层流化

临界流化速度是流化床技术中非常重要的参数之一,对评价床层流化特性,床内传热、床内化学反应进程有重要意义。沸腾炉是流化床技术的一个重要分枝,其主要特点为床料粒度分布很宽,传统的临界流化速度概念不适用。本文基于实验室研究及理论分析提出沸腾炉中分层流化的概念,并提出沿床高粒度分布及床层压降与空截面流速关系的计算式。     

湿颗粒流化床流动特性的实验研究

基于可视化湿颗粒流化床实验系统,研究了多种Geldart-D类颗粒在不同含液量时的流动特性变化规律,包含流型、床层压降、最小流化速度。实验结果表明:1)在湿流化床内,颗粒出现聚团结块行为,气泡呈现不规则形状;湿颗粒流化过程的稳定性较干颗粒床明显下降,床内近壁面区域易出现局部沟流。2)固定床阶段,由于空隙率的增加,相同气速条件下,湿颗粒床层压降低于干颗粒;基于厄贡公式,得出了湿颗粒固定床床层压降的计算方法。3)湿颗粒的最小流化速度U_(mf)高于干颗粒,且随粒径d_p的增加而增加;导出了预测D类湿颗粒最小流化速度的半经验公式,Re_(mf)=0.279.Ar~(0.5),该式计算结果与实验测量结果偏差小于15%。     

混合悬浮液中纳米颗粒对核化形态的影响

均相沸腾活化核心的形成靠液体分子(或密度)脉动形成,低过热温度下临界活化核心比纳米颗粒本身粒径要大很多,颗粒添加的影响相对很小,依旧保持为均相沸腾。随着液体过热温度的增加至临界活化核心与颗粒尺寸可比时,颗粒才有可能成为新的活化核心,液体内部的均相沸腾也转变为非均相沸腾,但在考虑颗粒吸附的情况下,颗粒的吸附会使表面部分核化中心失去活性,弱化了原有非均相核化。     

生物质流态化燃烧床料流化特性研究

利用5 kW鼓泡流化床实验装置,以小麦秸秆为燃料,以石英砂为床料,进行燃烧实验,在27~800℃温度范围内,对实验前后床料的最小流化速度进行研究。结果表明:生物质流态化燃烧后,床料表面粘附熔融物;常温条件下,熔融物对床料最小流化速度影响不明显,随着温度升高,石英砂床料最小流化速度降低,在温度大于500℃条件下,实验后床料的最小流化速度明显增大;床料表面粘附物高温条件下熔融是引起流化特性改变的根本原因。     

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。     

超疏水纳米结构表面池沸腾特性

本文通过采用物理气相沉积法于TiO2纳米管阵列表面修饰一层聚四氟乙烯(PTFE)纳米颗粒,得到超疏水表面,并研究此超疏水纳米结构表面的池沸腾特性.研究表明,超疏水纳米结构表面沸腾特性类似于膜沸腾,沸腾工质难以浸润该表面,其沸腾传热系数及临界热流密度均较低.分析表明,固液处于Cassie-Baxter接触状态,纳米结构表...     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

小麦秸秆流态化燃烧粘结特性实验研究

在5 kW鼓泡流化床实验装置上,利用床层压差和温度的变化作为判断床层粘结失流的依据,以小麦秸秆成型颗粒作为研究对象,进行了燃烧温度、床料粒径和流化风速对失流时间影响的实验研究。实验结果表明:失流时间随着燃烧温度上升而缩短;流化风速增大,失流时间增长;床料粒径对失流时间影响不明显。对粘结物进行了SEM/EDX和XRF分析,分析结果表明,Si和K元素形成的熔融物对床料的粘结起重要的作用。     

喷动床内纳米颗粒气固两相流动的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学理论模拟颗粒相流动,采用周涛和李洪钟(1999)的力平衡模型预测纳米颗粒聚团尺寸,对喷动床内纳米颗粒聚团流化过程进行了数值模拟,得到了喷动床内纳米颗粒聚团的流化过程,获得喷射区和环隙区内颗粒相速度和浓度分布。分析了喷动床结构和进口气体速度等对纳米颗粒聚团流化特性的影响。由于纳米颗粒的特殊性质,不易形成喷泉区。适当的喷动床结构和进口气体速度有助于形成稳定喷动。     

杆状颗粒流化特性的DEM-CFD数值模拟研究

本文采用离散元气固耦合数值模拟方法(DEM-CFD)对不同长径比的杆状颗粒在气相中的流化过程进行了数值模拟研究。本文在宏观上分析了杆状颗粒的流动结构和床体的压降特性,并从微观上探究了杆状颗粒取向角的变化规律。结果表明,在气泡边沿处,杆状颗粒的主轴和气泡轮廓趋向一致。同时,长径比越大,床体发生流化所需的最大压降就越小,但也越加难以流化。另外,随着气流速度的增加,不同长径比下颗粒平均取向角间的差异逐渐减小。     

柱状微结构浸没喷射沸腾强化换热实验研究

对电子芯片在FC-72工质中浸没喷射沸腾换热进行了实验研究。通过干腐蚀技术在硅片表面加工出50μm×60μm,50μm×120μm(宽×高)的柱状微结构,硅片尺寸为10 mm×10 mm×0.5 mm,过冷度分别为25、35 K,喷射速度V_j分别为0.5、1.0、1.5 m/s。实验表明,临界热流密度随着喷射速度和过冷度的增加而增加,增加过冷度和喷射速度可减小气泡脱离时的尺寸,增加气泡脱离频率,因此提高了临界热流密度并且降低了壁面温度。此外,在单相对流换热区对流换热占据主导地位,热流密度随着壁面过热度线性增加;在核态沸腾换热区,对流换热与核态沸腾换热同时影响着换热过程。当喷射速度较小时,核态沸腾区曲线的斜率比单相对流区曲线的斜率大得多,显示出浸没喷射沸腾的优良换热性能。     

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。     

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。     

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.     

海洋悬浮颗粒的光谱模拟:ADA与Mie的比较研究

基于海洋悬浮颗粒的折射率、粒径分布特征,利用异常衍射近似ADA(anomalous diffraction approximation)和米(Mie)散射方法进行衰减、吸收和散射效率的光谱模拟,分析两种方法计算结果相对偏差Δc,Δa,Δb及其影响因素,探讨利用计算速度占优的ADA方法进行海洋悬浮颗粒光谱模拟的可行性,研究发现:Δc,Δa,Δb受颗粒粒径、折射率实部和虚部的共同影响,且影响方式复杂;ADA方法满足计算精度(相对偏差小于5%)要求的最小颗粒半径Rmin随折射率和波长等的变化而变化。考虑到ADA与Mie的计算偏差受到多种因素的影响,而且海洋悬浮颗粒组分复杂多样,建议在进行海洋悬浮颗粒光谱模拟时,采用经典的Mie方法,而不是计算相对快速的ADA方法。     

微结构表面上FC-72的强化沸腾换热研究

针对电子器件的高效冷却问题,对表面加工有微结构的硅片上FC-72的池沸腾换热性能进行了实验研究。测试了四种表面微结构,采用化学蒸汽沉积法在芯片表面生成-SiO2薄层所形成的亚微米粗糙面(Chip CVD),采用溅射方法在芯片表面生成-SiO2薄层,然后再对SiO2层进行湿式腐蚀技术处理形成的亚微米粗糙面(Chip E),采用一系列微电子加工技术生成的微米级双重入口洞穴(Chip CAVITY)以及采用干式腐蚀方法生成的方柱微结构(Chip PF)。实验所得的沸腾曲线表明,所有微结构表面与光滑面(Chip S)相比都显示出较大的强化沸腾换热效果,临界热流密度按芯片 S、E、CVD、CAVITY和PF的顺序增大。对于芯片PF来说,随着壁面过热度的增加,热流量呈剧烈的增加趋势且临界热流密度时芯片的表面温度低于芯片回路正常工作的临界上限温度85℃,最大临界热流密度可达80 W／cm2。     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾的实验研究

本文对纳米颗粒悬浮液在平壁面上池内沸腾进行了实验研究。实验用的纳米粒子为26 nm的铁粉和13 nm的三氧化二铝纳米粉末,基液为去离子水。分别配成体积浓度为0．1％, 1％和2％的悬浮液。实验结果表明,纳米悬浮颗粒对液体沸腾换热过程的影响会随着纳米颗粒性质,颗粒浓度及热流密度大小的不同而出现不同的效果;加入纳米颗粒后, 对基液沸腾换热的影响存在着两个相反的作用机制,它们分别为:纳米颗粒增强了液体内部的热量迁移能力(热物性的影响)和改变了加热面的表面结构特性(加热面特性的影响)。     

不锈钢棒材形状对淬冷沸腾的影响研究

对平底和圆底两种不同形状不锈钢圆柱棒在不同过冷度下的淬冷沸腾进行了可视化实验研究。结合导热反问题实验方法处理,对比分析了棒材形状和过冷度对淬冷沸腾过程气膜演变和最小膜态沸腾温度的影响,结果表明：相对于平底,圆底棒材底部圆滑使气膜不易破裂,延长了淬冷沸腾的时间;随着过冷度的增加,壁面冷却速率增大,膜态沸腾时间缩短,最小膜态沸腾温度升高,临界热流密度增大,促进了淬冷沸腾的进行。最终建立了最小膜态沸腾温度与过冷度的关系式。     

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。