喷动床研究与进展

叙述了近年来出现的几种改型喷动床 ,包括多喷头喷动床、喷动流化床、带导向管的喷动床、惰性粒子旋转射流式喷动床、射流喷动床的研究与进展。它们在传统柱锥形喷动床的基础上 ,通过增加喷口、导向管、流化气、惰性粒子或增加喷动气速等方法 ,来克服原有喷动床应用的局限性 。

喷动床发展与现状

介绍了流化床的一个分支——喷动床的发展与现状。首先简述了喷动床的发展史，然后着重讲解了有关喷动床的几个基本概念，并对喷动床的流动特性及其与传统流化床的异同点作了描述。给出了一些喷动床的床型变化及应用实例。

喷动床反应器气固流动模型的研究进展

首先对喷动床流动特征参数关联式进行了扼要介绍,继而着重总结了近年来喷动床内气固流动模型(喷射区气固稀相流模式、环隙区气体渗流模式以及固体颗粒流模式)、以及喷动床放大规律等基础理论研究的进展。最后,提出了未来喷动床流动模型工作的突破点和相应思路。

双喷嘴矩形喷动床流体力学及脱硫性能的实验研究

针对半干法烟气脱硫方法,提出了一种新型的双喷嘴矩形喷动床半干法脱硫技术。在相同的静床层高度下,研究了最小喷动速度、最大喷动压降和喷动高度;在相同的Ca/S比、进气SO2浓度、进口温度、绝热饱和温差条件下,以消石灰为脱硫剂,研究了脱硫性能,并与传统柱锥形喷动床进行了比较。结果表明,矩形喷动床拥有更好的流动性能和脱硫率,得出了实验条件下矩形喷动床的最佳操作范围。

惰性粒子喷动床中反应干燥集成化制备超细碳酸钙

在一内径为42mm的惰性粒子喷动床中, 以CO2气体和Ca(OH)2悬浮液制备超细碳酸钙粒子为研究对象,实验考察了进气中CO2气体浓度、Ca(OH)2悬浮液浓度、反应温度,静床高等操作条件对产物制备的影响。结果表明,利用惰性粒子喷动床反应与干燥集成化的特点,获得了平均粒度为80 nm、含水量低于0.15%的方解石型超细碳酸钙粒子,开发了一步法制备超细碳酸钙的新工艺。

狭缝式矩形喷动床中多粒度颗粒体系的最大喷动压降

在 15 0 mm× 5 0 mm× 110 0 mm的矩形喷动床中 ,研究了单一粒径体系和二组分及三组分混合粒径颗粒体系的最大喷动压降受颗粒粒径及粒度组成、静止床高和气体入口狭缝宽度的影响情况。实验采用宽度为2、4、6 mm三种宽度的狭缝式气体分布板 ,实验物料为单一粒径分别为 1、1.5、2 mm的玻璃珠。实验表明矩形喷动床的最大喷动压降与上述三种影响因素都有关系。

喷动床中雾化喷嘴的数值仿真

采用CFD商业软件FLUENT对雾化喷嘴在喷动床中的喷雾流场进行了数值模拟.利用Eulerian-Lagrangian双流体模型模拟气液两相流动,在欧拉坐标系下求解雷诺时均方程组模拟连续相流场,通过拉格朗日坐标系下的随机轨道模型获得液滴相的运动轨迹.结果表明,不同压力、不同流量下的索太尔直径(SMD)的变化呈一定的规律.SMD随压力增大而减小,但其增到2.5MPa后,粒径减小的速率变缓;喷雾流量在0.014~0.026L/s范围内,SMD基本保持不变;图中还显示不同层面的SMD,在喷嘴附近SMD较大,在离喷嘴较远处SMD较小.

狭缝式矩形喷动床中多粒度颗粒体系的最小喷动速度

在150 mm×50 mm×1100 mm的矩形喷动床中，采用宽度为2, 4, 6 mm 的3种狭缝式气体分布板，研究了单一粒度组成和多粒度组成玻璃珠的最小喷动速度. 实验证明，矩形喷动床的最小喷动速度与物料的粒度和组成有关. 给出了最小喷动速度与颗粒粒径和粒度组成的关联式，作出了多粒度组成颗粒体系最小喷动速度的相图.

充气喷动床流体力学性能的研究(Ⅰ)

本文在内径92mm的有机玻璃床内,使用三种颗粒物料(球形硅胶、谷子、绿豆),以空气做为喷动气体,研究了环形区充气喷动床的压降,最小喷动速度,喷泉高度,床层"死区"以及径向压强分布等问题,得到了充气喷动床最小喷动速度的经验公式,即:

浅喷动床内多气体入口对颗粒涂敷层的影响

本文介绍了一种应用于核燃料颗粒涂敷的具有多气体入口的浅喷动床,研究了其中的气体入口和反应气体的布置,通过控制涂敷反应发生区域,提高了颗粒涂敷层厚度和颗粒直径分布的均匀性。

漩流鼓泡塔反应器中平均气含率的研究

采用空气-羧甲基纤维素钠水溶液-固体物料体系,对漩流鼓泡塔反应器的气液传质性能进行了研究。在常温(20℃)、常压、非牛顿流体条件下,测试了反应器的平均气含率,漩流鼓泡塔反应器分别装有直板型和弯板型(3种直径)气体喷流器。由实验数据回归得出平均气含率与流体性能、空塔气速之间的关联式。与直流鼓泡塔反应器相比,漩流鼓泡塔反应器的平均气含率较高,其中CBⅡ型漩流鼓泡塔反应器比直流鼓泡塔反应器的平均气含率高20％左右。

带孔的导向管充气喷动床的流动特性

在Φ９２ｍｍ的有机玻璃导向管充气喷动床反应器内，以玻璃珠为实验物料，以空气作流动介质，在导向管的管壁上开孔，考察导向管的开孔率对导向管充气喷动床的床层压降、最小喷动速度、最大允许充气速度以及颗粒在壁效应区下移速度的影响．结果表明：随开孔率的变化，其床层压降曲线仍呈峰值变化，而且开孔率增加，床层操作压降减小．开孔后最小喷动速度略有增加，而最大允许充气速度有所减小，但开孔率为１时的最小喷动速度和最大允许充气速度与实壁时几乎相同．质量流率相同时，随开孔率增加，颗粒的下移速度减小．表明在导向管的管壁上开孔或采用有孔的导向管。

双喷嘴导流管喷动床流动性能实验研究

喷动床喷动压降和喷动高度是喷动床设计和操作的重要参数。本文对双喷嘴矩形导流管喷动床的喷动压降和啧动高度进行了研究,测定了不同表观气速、粒径及粒度、静床层高度、导流管直径、导流管安装位置及左右喷嘴对喷动压降和喷动高度的影响。结果表明:喷动压降随着静床层高度、导喷距和导流管直径的增大而增大,随着颗粒直径的增大先增大后减小;喷动高度随着颗粒直径和导流管直径的增大而减小,与导喷距和静床层高度几乎无关;颗粒直径相近时,粒度对喷动压降和喷动高度影响不大。

加压喷动床中细颗粒喷动特性

在内径分别为 186mm和 80mm的加压喷动床中 ,以空气为喷动介质 ,在 10 1～ 70 0kPa的压力范围内考察了几种不同粒度的细颗粒在加压下的喷动特性 .研究结果表明在不同的Ret 内压力对最小喷动速度的影响不同 .实验还发现 ,随着压力的升高 ,喷动区直径增大 ,稳定操作区域增大 。

旋转导向管新型喷动床空气动力学特性研究

为放大常规喷动床,提出了“旋转导向管喷动床”新概念,设计并安装了两种旋转导向管喷动床。以小麦为原料,测定了旋转导向管新型喷动床的空气动力学特性,包括不同导向管在相同导喷距下风速与床层压降关系、导喷距对风速与床层压降关系的影响和旋转导向管喷动床的循环量等性能。研究结果表明采用旋转导向管后物料可洒布在整个床层截面上,因此可放大喷动床的直径;在喷动发生后,旋转导向管新型喷动床的床层压降与普通导向管喷动床的床层压降差异较小;导喷距影响最大床层压降,采用调节导向管安装高度的方法,可不考虑最大喷动压强,而根据正常喷动时的压降选用风机。

新颖环形喷动床颗粒喷动特性实验研究

一种新颖的环形喷动床由内外两个不同内径、同心的垂立圆筒组成,在环形空间底部设置多个喷口,在喷口两侧布置倾斜的导流板。研究颗粒在这种喷动床内的流动特性,探讨喷口结构、颗粒种类以及床内载料量对环形喷动床颗粒喷动特性的影响。实验结果表明:颗粒在环形喷动床内分为三个明显不同的区域,即颗粒填充移动区、密相喷动流化区以及稀相夹带区。当颗粒出现分区喷动后,随床内载料量的增多,填充移动区的高度维持不变,始终等于导流板的高度,而密相喷动区的高度不断增加。风量和颗粒种类对床层最大喷动量、密相喷动高度以及床层压力分布规律有着十分重要的影响。采用不同的喷口结构时,在相同的载料量下,直向喷口的密相喷动区高度更大,而且床内各测点的平均压力大于采用斜向喷口时的相应测点压力。

二维导流管喷动床的流动特征

带导流管的二维喷动床(2-DSBDP)是传统喷动床的改进型式，矩形床内设置的与床同厚的垂直导流管可以控制固体颗粒的循环速率, 同时使下行区中的气固移动床维持平推流. 本文实验测定了不同表观气速、床层高度、固体颗粒与气体入口尺寸时, 二维导流管喷动床的床压降及相应的空隙率，藉以阐述2-DSBDP的流动特征.

双喷嘴矩形喷动床中最小喷动速度的实验研究

在双喷嘴矩形喷动床内,以空气为喷动气体,研究了最小喷动速度的变化规律和影响因素。实验表明,双喷嘴矩形喷动床的最小喷动速度与颗粒粒径、床层高度及操作温度有关。并在综合考虑床层高度以及气体和固体颗粒的物性的基础上,得出了双喷嘴矩形喷动床最小喷动时雷诺数的经验关联式。

TRISO颗粒缓冲层包覆喷动床气固流动特性

TRISO(Tristructural isotropic)颗粒的包覆层是通过喷动床化学气相沉积法制备的。本研究基于拟流体模型,应用Fluent软件对核燃料缓冲层包覆过程中颗粒性质随时间的变化进行了计算分析,考察了颗粒性质的变化对喷动床气固流动特性的影响。结果表明,随着缓冲层包覆过程中颗粒的直径增大和密度减小,喷泉高度减小,喷射区中的颗粒数量减小,喷射区中的气体升温速率降低,由此影响包覆效率。

喷动床空隙率分布

对塔径为１８２ｍｍ的喷动床，设计了可更换口径的直管式喷嘴，使用光导纤维仪实测小米和尿素等物料床层局部空隙率分布．结果表明，床内流动状态可分为喷动区、密相区、环形区和壁效应区４个区域．密相区空隙率变化很小，不随操作条件改变，且与静床空隙率相当，对喷动床操作的稳定性起决定作用．