浅流化床的热响应

众所周知,流化床中气体一颗粒的传递过程和反应过程,主要发生在分布板区。而浅层流化床正具备了分布板区的许多优点,它在涉及热过程的领域中,已经显示了广阔的应用前景。为了考察浅层床中气体一颗粒间的传递特征,本文从气体一颗粒传热入手,采用热响应的实验技术,测定了气-固系浅流化床(L/D_T=0.045～0.17)内空气-海砂的表观传热系数,同时求算了相应的浓相区传热系数,并表述了传热系数随床深的变化趋势。从实用角度,本研究最终将表明,在较浅的颗粒床层中,能给出较大的传热速率但床层压降较小,藉以推广浅流化床的应用。     

循环流化床能量最小多尺度作用模型

本文建立了完整的循环流化床流体动力学数学模型。内容包括顶部稀区和底部密区局部状态的模拟和径向分布的计算。并确定了两区共存和三种不同操作方式存在的条件。研究表明,能量最小在循环流化床的气固相互作用中起着重要的作用。顶部稀区和底部密区的气固相互作用机理完全不同。底部密区处于颗粒流体协调(FPC)状态,其稳定条件是悬浮输送能耗N_st等于最小值;而顶部稀区处于流体控制状态,其稳定条件是N_st=最大值或W_st=最小值。(W_st)_FPC=(W_st)_FD时,两区共存或过渡,系统处于饱和夹带状态。两个区域中的径向分布也都必须满足相应的整体稳定性条件。     

加压流化床流化性质的实验与模拟研究

在二维射流流化床装置中,考察了压力对颗粒和气泡运动的影响规律.通过使用摄像技术详细的记录了压力下气泡的行为,并对其进行了分析,由此解决了较高压力下测量流态化性质较为困难的问题.数值研究通过CFD双欧拉模型模拟了带有V形分布器和中心射流的二维流化床内压力对气泡大小、床的膨胀率和射流深度的影响.实验和理论结果表明,在加压状态下,射流气速和分布板气速对气泡的产生、大小及形状有不同的影响.在较高的操作压力下,射流气速增加,气泡变长;分布器气速增大,气泡则变大;射流高度随着分布器气速的增加而降低.模拟结果与实验数据吻合较好,由此该模型为研究较高操作压力下射流流化床流化性质提供了有利的工具.     

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式．由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T^＊≥T^＊cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障．基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速．由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义．     

气固载流过程流体力学的研究

本文采用不同粒度及形状的固体颗粒(如海砂、河砂、铁砂及黄米等)在内径56mm、高10m 的载流管中进行了气固载汽过程流体力学的研究。提出用偏差系数K(同体积同重度园球颗粒的自由落下终端速度u 与非球体颗粒的自由落下终端速度u_t 之比)修正现用的园球单颗粒的曳力系数C_D_0与雷诺准数Re_0的经验式,使之用于归纳非球体颗粒的实验数据,得到了满意的结果。u_t 则用放射性同位素法测定。在Hariu 压降分布公式的基础上,本文分别提出了考虑固体颗粒与管壁、固体颗粒彼此之间的摩擦在内的固体颗粒摩擦压降,以及由于颗粒旋转运动而引起的气体涡流压降的计算式。并用电子模拟计算机求解在加速段及等速段的颗粒运动方程及能量方式,以得到沿管高的颗粒速度及压降。计算结果与实验测定值甚为吻合。并在此基础上模拟计算了各操作参数对管压降及颗粒速度等的影响规律。最后以一个统一的经验式归纳了本文和Hariu 对砂子的实验数据,说明在气固载流过程中,管径对固体颗粒的摩擦压降影响甚小。     

Geldart‘sA,B和D类粒子振动流化床空气动力学的研究

主要研究Φ１４８ｍｍ的振动圆柱形流化床的空气动力学，研究了振动强度为１－５ｇ，静止床层高度为１００ｍｍ－２００ｍｍ和属于Ｇｅｌｄａｒｔ‘ｓＡ，Ｂ和Ｄ物料等条件下床层压降，最小流化气速和床层空隙率变化，考察振动条件下振动参数，颗粒物性和床层高度等操作参数对空气动力学的影响，得出固定床段的床层压降的升高和最小流化速度的降低是由于床层空隙率的降低所造成的，并由实验结果关联出床层夺降和最小流化气计算式，同     

气—固流化床反应器内双流体力学模型及其验证：Ⅳ.单组分两维射流床内气泡特性

模拟了不同操作条件下,单组分两维射流床内射流崩塌后所形成气泡的形状、运动机理、初始尺寸和上升速度。集合前文（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）研究结果表明,在湍流两相流理论基础上建立的“气－固流化床反应器内双流体力学模型”可以很好地分析气固射流床内流体动力学特性,诸如：基本流场变量（气、固相速度场、压力场和空隙率）瞬态变化情况、射流特性（射流发展、射流穿透深度确定方法、射流区气体速度分布和操作条件对射流穿透深度、射流频率的影响等）、时均空隙率分布、时均轴向气体速度分布和气泡特性。由此可见,该方法和思路可以为灰熔聚流化床粉煤气化工艺和其他与流态化技术相关的设计提供必要的信息和有益的建议     

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型（英文）

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一：随表观气速的增大，气泡数目增加，气泡体积增大，压力波动增强；气速越高时均压降越大；在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。     

喷流—移动床流动特性的研究

对各种不同物料在上部内径为195mm柱状,下部为60°锥体并水平引入辅助气的喷流-移动床中的流动特性进行了研究.实验结果发现,床层压降随着水平辅助气速的增大而呈线性增大,而在喷动状态,一定范围内的喷动气速变化对压降基本没有影响.最小喷动气速随着水平辅助气速的增加而逐渐减小,修改后的关联式的计算结果能够较好地与实验结果相符合.随着辅助气速和喷动气速的改变,可观察到床中粒子处于固定床、稳定喷动床、脉动喷动床、腾涌床四种不同的流动状态.     

新型导向立体板填复合塔板的研究与工业应用

为了实现大通量、高效率的目的,本文根据复合塔板的设计思想,开发设计了新型导向立体板填复合塔板(Novel FVPT).在一个直径为500 mm的有机玻璃塔内,使用空气-水(富氧水)物系对该塔板进行冷模实验.实验内容包括清液层高度、干板压降、湿板压降、雾沫夹带、漏液以及传质效率,研究其流体力学性能和传质效率随着气液相负荷的变化规律.本文还根据压降产生原理,结合影响塔板压降的因素,推导出了新型导向立体板填复合塔板干板压降的理论模型.此外,将新型导向立体板填复合塔板在化工生产中进行实践应用,扩大了工业产量,提高了分离效率,为企业和社会带来了经济效益和环境效益.     

三相流化床气含率的研究

φstergarrd等一些作者对颗粒留在床层内的三相流化床进行了研究,提出了计算床层相含率及床层膨胀高度的方法。而有关浆液循环的三相流化床迄今报导得很少,且所采用的液速也比较低(<0.3cm/sec)。我们在较宽的液速范围内(1—20cm/sec)进行了气-液-固浆液并流向上和逆流操作的实验,考察了操作形式、表观气、液速、两种固体颗粒和两种固体浓度对床层气含率的影响,并对相应的气、液两相床层进行了观察,以作比较。     

鼓泡浆液反应器的应用开发研究Ⅰ.气含率和固相浓度分布特性

研究了以粉体氧化铝水合物为固相的鼓泡浆液反应器的平均气含率和固体浓度分布特性。考察了表观气速、体系温度、静液高度、固相浓度及气体分布板的开孔率等对气含率的影响和不同性质氧化铝水合物在塔中的悬浮和轴向浓度分布情况。结果表明气速增大或开孔率较大时气含率增大，但固相浓度大小对气含率没有影响。水合氧化铝固体粉末在鼓泡塔中的浓度分布特性与固体的堆积密度和吸水性能有关，吸水率大堆积密度小的拟薄水铝石在低气速条件下就可完全均匀悬浮。以上结果为用气液固三相鼓泡反应器制备晶粒大小均匀的拟薄水铝石提供了可能性。     

催化裂化碳四馏份在φ1米流化床中氧化制顺酐

本文叙述流化床内催化裂化碳四馏份氧化制取顺酐所用V-P-K-Fe/硅胶催化剂的制备方法及其性能。在φ1m 流化床中,以从分布板上下同时进料的方式,考察了温度、原料浓度对反应结果的影响,认为最佳温度为410℃,原料浓度为2.2—2.5%。该催化剂在上述条件下经2000小时运转,活性稳定,顺酐重量收率约在75%左右。采用从分布板上下同时进料的方法,能将碳四馏份以高浓度在爆炸极限内操作,从而可大大强化设备生产能力。     

掺渣蜡油中石油沥青质的稳定性研究

蜡油掺渣过程中会形成沥青质不稳定的体系,进而对装置操作和产品分布造成负面影响,为避免这一现象的发生,本文以不同的减压渣油和减压蜡油为研究对象,对不同掺混比下掺渣蜡油中石油沥青质的稳定性进行了研究.结合显微镜观察结果与相容性参数S_(BN)值和I_N值的计算结果,在总结不同类型蜡油掺渣体系实验规律的基础上,提出了蜡油掺渣工艺中掺渣比及渣油种类选取的稳定性判据:当混合溶解性参数S_(BNmix)≥2I_N(I_N为不溶性参数)时,掺渣蜡油稳定;当S_(BNmix)处于2I_N~1.2I_N时,为掺渣蜡油稳定性的危险区域;当S_(BNmix)1.2I)N时,掺渣蜡油不稳定.该判据具有较好的适用性,可用于指导蜡油掺渣过程中渣油的选取及掺渣比的确定.     

锥形鼓泡浆液反应器内气含率和固含率轴向分布研究

在不同表观气体速度、淤浆浓度、静止液体高度和不同颗粒直径下考察了锥形鼓泡浆液反应器内气含率及固率轴向分布。由气泡聚并和破碎机理解释了气含率轴向分布规律;结合固体颗粒悬浮机理,利用沉降-扩散模型分析了操作条件影响固含率轴向分布的原因,回归出表征固含率轴向分布的特征参数——Peclet准数的数学关联式,并在相似操作条件下与园柱床内实验结果作了比较。     

磁场流态化-气液固三相流化床中气泡的控制

本文的目的是研究磁场作用下的气液固三相流化床的气泡行为,建立磁场控制气泡的数学模型。 首先以颗粒从气泡顶部渗入气泡使其分裂为基本假设,分析了位于气泡顶部颗粒所受的磁作用力、液体表面张力、曳力、压力、重力,从理论上给出了气泡的行为判据: d_b>d_b,max气泡破裂;d_b=d_b,max气泡稳定;d_bb,max气泡亚稳定。     

灰熔聚流化床气化炉的CFD模拟研究

通过CFD模拟了灰熔聚流化床气化炉，考察了操作条件包括中心管氧气量、分布板水蒸气量以及操作压力对流化床气化炉的气相浓度分布的影响。剖析了不同操作条件对化学反应的影响，解释了其对气化炉产气组成的作用原理。     

灰熔聚射流流化床适宜操作条件及几何结构

在３００×５０×２６００ｍｍ带有流化分离柱的灰熔聚冷模流化床中，选用具有实际意义的焦粉／灰球体系，通过考察不同操作条件及不同几何结构时灰球的分离效率及分离速率的变化特征，以确定这一射流流床的适宜操作及几何条件。证明了对分离操作而言，射流分离分隔式的流化床具有操作弹性大的优点。基于实验结果及理论分析，指出流出分离柱高／宽比小于３．７时可获得稳定分离操作，并给出分离柱高效分离操作时的气速变化范围。本文     

非磁性纳米SiO_2颗粒在磁场流化床中的流态化

研究了非磁性纳米SiO2颗粒在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能。磁性大颗粒的添加量在20%～60%(wt)之间,磁感应强度的大小分别为0.0477、0.0596、0.0715 T。实验中通过测定床层膨胀曲线、床层压降曲线,详细地考察了磁性大颗粒的添加量、磁感应强度及气速的大小对纳米SiO2颗粒流化性能的影响。结果表明:把磁场能引入普通流化床中之后,加入的磁性粗颗粒能够有效地破碎纳米SiO2床层中的活塞、沟流和大聚团,降低最小流化速度,且在最小流化速度时无气泡,使床层膨胀比增加,提高床层的整体流化质量;在流化颗粒相中,磁场能的加入还可以保持床层的稳定性,维持流态化所需的气体体积。     

气-固流化床反应器内双流体力学模型及其验证 Ⅱ.单组分两维射流床内流场特性分析

由以质量、动量和能量三大守恒定律为基础的湍流两相流理论出发,建立了描述气固流化床内两相流动的数学模型;在微型计算机上编写了相应的数值计算和图形处理程序;为了验证模型的可靠性,本文着手模拟与分析了单组分颗粒体系两维射流流化床内气、固相速度场、空隙度和压力场随时间、空间变化规律;得到了与前人实验结果相吻合的结论。