大锥角锥形床内颗粒横向混合的实验研究

在900 mm×200 mm×800 mm的冷模试验台上,试验研究了带气体入口直段的大锥角锥形床内示踪颗粒的横向扩散过程,系统考察了床料粒径dp、过余速度u—u_(mff)、静止床层高度h和气体入口直段宽度δ对床内示踪颗粒横向扩散系数D_(sr)的影响。结果表明:在大锥角锥形床中,横向混合试验持续时间间隔对示踪颗粒横向扩散系数的计算结果影响较大;示踪颗粒的横向扩散系数D_(sr),随着床料粒径dp的增大而减小,随着过余速度u—u_(mff)静止床层高度h和气体入口段宽度δ的增大而增大。     

通道宽度和初始流量对颗粒稀疏流-密集流转变临界开口的影响

通过实验研究斜面上二维颗粒流，当出口尺寸减小到临界值Dc时，发生稀疏流到密集流的突变.发现临界尺寸Dc与初始流量和通道宽度有关，通道宽度一定的情况下，临界开口尺寸Dc近似随初始流量Q0的平方根增大.在初始流量Q0一定时，临界开口尺寸Dc随通道宽度W近似线性增大.给出了这些关系的表达式，理论计算与实验观测结果一致.同时，也讨论了通道宽度影响临界开口尺寸的原因. 关键词： 颗粒物质 颗粒流     

移动床内合成气化学链燃烧反应的实验研究

近年来,全球变暖带来的一系列问题,减少温室气体CO_2排放已成为全世界关注的焦点。化学链燃烧技术作为一项有前途的CO_2分离技术,已成为各国研究的热点。本文搭建了移动床反应器实验台,对以烧结矿为载氧体的合成气化学链燃烧反应过程进行了研究,获得了稳态工况下气体浓度随床高的变化趋势,并分析了反应温度、烧结矿颗粒粒径、气固流量比对反应的影响。结果表明:自移动床底部到顶部,还原气体浓度逐渐下降;随着温度的升高,合成气转化率有明显的提高;烧结矿载氧体颗粒粒径减小,合成气转化率增加;气固流量比的减小可提高合成气转化率。     

压力对返料器性能影响的实验研究

为研究加压循环流化床返料器的返料特性,在下降段和上升段直径均为35 mm的小型高压实验台上研究压力、返料风流化数和颗粒粒径对返料流率的影响.返料器流化风流化数N1和松动风流化数N2不变时,压力和颗粒粒径对返料流率没有明显影响;当松动风流化数N2<3时,返料流率随流化风流化数N1的增大而增大;当松动风流化数N2≥3时,返料器达到最大返料流率,增大流化风流化数N1对返料流率没有影响.研究结果可以为高压返料器的设计和运行提供指导.     

基于离散元方法的松散体滑动堆积特性及影响因素分析

松散体结构松散,是崩塌、滑坡等地质灾害的主要物源,其致灾范围受含石量和坡度等因素影响较大.传统的对松散体滑动堆积特性的研究多为宏观或定性分析,对细观的内在运动机理研究较少.本文采用离散元方法定量分析了含石量和坡度变化对松散颗粒滑动后的冲程、堆积宽度、最大厚度、堆积面积、堆积轮廓形状、堆积区体积、静堆积角和累积质量等堆积特征值的影响,并从颗粒的能量和接触力角度探讨了松散体灾变过程中的运动和堆积特征,以揭示颗粒之间的相互作用机理.研究结果表明:含石量在0—70%范围增加时,冲程、堆积宽度和堆积面积均先增大后递减,最终累积质量减小;坡度在30°—65°范围增大时,冲程、堆积宽度、堆积面积和累积质量均会增大,最大厚度近似线性减小,静堆积角近似二次函数减小.此外,粗、细颗粒在堆积区的体积占额存在一个临界距离L_c,当距坡脚线距离L L_c时,细颗粒大于粗颗粒所占体积;当L L_c时,细颗粒小于粗颗粒所占体积.     

湿颗粒喷动床颗粒聚团特征的实验研究

建立了内径140 mm、锥角60的可视化锥柱喷动整床和半床实验系统,研究了液含量、颗粒粒径、形状等对床内湿颗粒聚团的影响规律。实验表明:湿颗粒喷动床内有块喷动、死床和非均匀结块三种聚团类型,聚团的出现类型与粒径dp有很大的关系;当dp1 mm,液体饱和度S0.2时,容易出现块喷动;当dp1 mm,S0.05时,容易出现死床、非均匀结块。在此基础上,从微观颗粒受力分析出发,提出了一种预测湿喷动床内聚团倾向的方法。     

二维喷动床颗粒流动的脉动特性实验研究

二维喷动床横截面为152 mm×15 mm,锥角为60°,喷口宽度为9 mm,实验物料为平均粒径2.0 mm的玻璃珠.床体的颗粒流动表现出整体的喷动周期性,属于不连贯喷动流型.本文基于PIV处理颗粒流动图像获得了颗粒流动的瞬时速度;基于功率谱密度分布对瞬时速度的分析结果表明,喷射区轴线的中下部颗粒存在较强的速度脉动,环隙区颗粒速度脉动较弱;研究发现喷动周期与床体压力脉动周期基本一致.     

快速床动力学统一模型V:固含率轴向分布的预报

推导了快速床底部"一次携带最大固体流率"G_(s,th)的计算方法,对快速床颗粒浓度轴向分布由"指数单调下降"到"S型分布"的转变做出了合理的解释和预报.分析整理了浓相区高度的实验关联式.推导了过渡段和加速段的"动量平衡高度"的计算方法,并给出了整个床层固含率轴向分布的模型预报方法。     

横流中气固两相射流的数值模拟

为研究横流中气固两相射流的穿透性和扩展宽度,采用数值模拟方法研究了射流速度比率为2.68,颗粒与气流质量流率比为5～15的横流中圆管气固两相射流。基于射流直径的雷诺数为14047,基于颗粒直径的最大雷诺数为45.6。模拟结果获得的射流中心轨迹以及射流扩展宽度与试验结果基本一致。另外,数值模拟结果揭示了射流近场的颗粒弥散规律,同时发现越大的颗粒与空气质量流率之比能获得越深的射流穿透度和更大的射流扩展宽度。     

二维颗粒流通道宽度效应的分子动力学模拟

通过用分子动力学方法对颗粒物质流的计算机模拟，研究发现增大通道宽度可以使二维颗粒流从稀疏流转变为密集流状态.通过对不同通道宽度下，固定开口为9.5d的颗粒流和 漏斗口以上9.5d×8d区域记录的模拟结果分析，发现随通道宽度增大，密度变大、温 度降低.当“颗粒温度”T较低时(T/m<0.05 J/kg),颗粒流内部接触数开始超过1.2 ，同时出现较为牢固的横向链状颗粒团簇，是造成流量突变以及密集流的原因. 关键词： 颗粒物质 颗粒流 计算机模拟     

基于非均匀曳力模型的CFB循环特性研究

为了给工业级循环流化床(CFB)煤气化反应器的运行调试提供有效的参考依据,在操作参数之一——颗粒质量循环流率Gs未知的情况下,本文采用具有宽工况普适能力的QC-EMMS非均匀曳力模型和欧拉-欧拉数值方法,模拟了提升管内的气固两相流动,准确给出了该装置的循环特性,即不同流化风速下颗粒质量循环流率Gs与床存量的关系曲线,揭示了实际过程中可能存在的A类噎塞现象,以及发生噎塞前后,床内颗粒浓度分布的变化规律。研究表明,欧拉方法和QC-EMMS模型可在各类大型CFB系统运行的改进、放大和优化中发挥应有的重要作用。     

外界辐射下浸没在沙床中乙醇燃烧特性的实验研究

本文实验研究了在外界辐射下沙床中的乙醇燃料的燃烧特性,考察了不同辐射量以及沙床粒径的影响.结果表明外界热辐射加速了沙床内乙醇燃料的蒸发,燃烧的强度增强,蒸汽区宽度增加,燃料消耗速率和总燃料消耗量增大.同时燃烧过程中随着沙床粒径的增大,气液共存区宽度变小,燃烧持续时间及总燃料消耗量增大.这些燃烧特性为清除污染以及灭火提供了科学依据.     

侧面进料在循环流化床密相区混合特性的试验研究

建立三维循环流化床冷态试验研究装置,采用热颗粒示踪技术,在不同风速和静止床高下,考察了两种粒径的示踪颗粒注入密相区后沿水平进料方向、横向和垂直方向的混合特性.结果显示,在不同工况下,注入口下方的温升始终最明显,表明边壁处的乳化相有明显的向下运动.垂直方向测点的温升大于水平方向,但水平进料方向和水平横向的温升没有明显差别.提高风速有利于侧面进料与床料的混合.与注入口完全淹没在密相区相比,注入口位于飞溅区有助于侧面进料在密相区横截面的混合.     

窄振动颗粒床中的运动模式

实验研究了竖直振动情况下,窄容器中颗粒的运动模式.发现运动模式与颗粒床厚度及振动加速度有很强的依赖关系.实验表明横向尺寸较小的容器可以抑制对流卷及拱起现象.对于足够厚的颗粒床,即使振动加速度很大,颗粒床下部仍然存在着颗粒聚集态.出现聚集态时,颗粒床对容器底的冲击力是倍周期分岔的.实验表明倍周期分岔点与颗粒床厚度无关.对于较薄的颗粒床,颗粒可以是聚集态或对流卷,视颗粒尺寸而定.如果使用尺寸分布非常窄的球形颗粒,可以观察到颗粒的有序排列.出现同心的圆筒形“壳”结构,每个“壳”上的颗粒是二维六角密排列的. 关键词： 颗粒物质 倍周期分岔 颗粒聚集态 球堆积     

开口角度对二维颗粒流稀疏流-密集流转变的影响

用计算机模拟的方法研究了开口角度对二维颗粒流稀疏流—密集流转变的影响.在固定入口流量和固定颗粒数两种条件下,均发现当开口角度大于零时,开口角度的增大可以提高颗粒流由稀疏流向密集流转变的最大出口流量.在稀疏流状态下,出口流量与开口角度无关;而在密集流状态下,出口流量随开口角度的增大而增大.进一步的计算还发现增加开口角度可以提高颗粒流出开口的流动速度,且最大出口流量与颗粒的流动速度呈线性关系. 关键词： 颗粒物质 颗粒流 分子动力学模拟     

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     

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。     

相对湿度对大气气溶胶消光系数的影响

消光系数是气溶胶颗粒物光学性质的关键参数之一。基于Mie散射理论和气溶胶颗粒粒径及折射率的湿度增长模型,本文详细研究了气溶胶吸湿性对其消光系数的影响。计算结果表明:当入射光波长为808nm、相对湿度在60%~95%之间增加时,因颗粒粒径的增长及折射率的减小,导致颗粒物消光系数曲线右移且其波动性更加明显;而对于同一球形颗粒,小粒径颗粒的消光系数随相对湿度的增加呈指数规律增大,较大粒径颗粒的则表现为波动减小趋势。此外,在不同入射光条件下,小颗粒消光系数与相对湿度之间的关系保持不变。本文的计算结果对气溶胶光学性质与大气环境质量的研究具有一定的参考价值。     

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在同轴圆柱单介质内外双水冷结构的DBD臭氧发生器的放电间隙内分别填充玻璃珠、高铝瓷、石英砂和熔融石英砂等颗粒,研究填充颗粒材料、粒径大小、间隙宽度等参数对臭氧生成效率的影响.结果表明:颗粒材料的介电常数是影响其臭氧制取效果的主要因素,随着介电常数的增加,间隙击穿电压降低,但由于颗粒导致电场的畸变,间隙折合场强增加,臭氧生成的最大能效降低,饱和浓度提升;高铝瓷具有最高的臭氧饱和浓度,与未填充的空床相比,饱和浓度提升136％;对于填充不同粒径熔融石英砂颗粒,随着粒径的增加,间隙击穿电压上升,间隙的折合场强提高,臭氧生成的最大能效降低,而饱和浓度提升;通过在宽间隙内填充介质颗粒可以得到窄间隙宽度的臭氧制取效果.     

运动物体在颗粒物质中的动力学过程及最大穿透深度仿真研究

利用离散元法仿真了运动物体在颗粒物质中的三维动力学过程, 仿真采用周期边界条件, 并考虑了重力、接触力、阻尼力、摩擦力的影响. 将仿真结果和相关的三维实验结果进行了对比, 两者符合较好. 仿真结果表明穿透深度与运动物体的冲击速度、运动物体质量、颗粒介质床的密度均有关系. 运动物体质量越大, 速度越快, 则穿透越深, 而且穿透深度和质量呈线性关系. 仿真过程较为真实地再现了小颗粒的飞溅现象. 关键词： 颗粒物质 动力学过程 仿真 离散元法