非球形湿颗粒导向管喷动流化床流动特性

实际工业生产中颗粒多为非球形颗粒,对颗粒形状效应和液相作用机制的研究不足,是导向管喷动流化床在颗粒涂层改性、包膜等工业应用的关键限制因素。选取粒径、密度相似的球形和圆柱形非球形颗粒为实验物料,对比两种颗粒在不同气速和雾滴引入量下的压力脉动信号频谱分析、信息熵分析,并结合床内气固流动对流型进行划分,绘制非球形湿颗粒流动相图,进而探究喷动流化过程中颗粒形状效应及液相作用机制。相比于球形颗粒,粒径、密度相似的非球形颗粒有较小的最小喷动速度,在喷动过程中有两个及以上较低的主频峰且信息熵较大,显示出非球形颗粒在系统内较高的混乱程度,颗粒之间摩擦、碰撞等降低了导向管内颗粒的固体循环速率。液体的引入增大了环形区颗粒间液桥力,使最小流化速度变大,但液体挥发引起喷动气量增大,使最小喷动速度与最小喷动流化速度减小。在喷动流化流型下引入液体,球形颗粒导向管两端压降ΔpDT的脉动主频降低,而非球形颗粒ΔpDT的主频升高。而且非球形颗粒黏附液体后频谱分析结果显示幅值较大的单一主频峰,表明非球形湿颗粒压力脉动规律性的增强。

咖啡豆红外喷动床干燥对其粉末物性品质、干燥能耗及挥发性成分的影响

为获得高品质干燥咖啡豆,采用红外喷动床组合干燥技术对咖啡豆进行干燥处理,研究不同进口温度和进口风速对咖啡粉色泽、堆积密度、休止角、得粉率、持水能力和水溶性指数、微观结构、干燥能耗及挥发性成分的影响。结果表明,提高进口温度和进口风速可以加快干燥速率,缩短干燥时间,降低干燥能耗。采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用共检测出7大类(酸类、酯类、醛类、醇类、酮类、杂环类及其他类)挥发性化合物,其中酸类、酯类、醇类、杂环类4类为咖啡豆主要挥发性化合物且含量较高。综合对比得出最佳干燥条件为进口温度75℃,进口风速7.5 m/s,在此条件下,L*值和堆积密度取得最大值,分别为106.59和0.65 g/mL,休止角取得最小值36.87°,得粉率、持水能力和水溶性指数取得最大值,分别为43.43%、5.4 g/g和41.27%,干燥能耗取得最小值336.53 kJ/g,形态结构保存较为完整,壁面光滑平整,检测到的挥发性成分种类最高达70种,含量为38 487.028 49 ng/g(以干基计),咖啡豆综合品质最佳。该研究可为红外喷动床干燥技术在咖啡豆干燥加工及工业化生产中的应用提供参考。

中试脉冲喷动床微波冻干山楂干燥特性与品质特性研究

该文针对传统冻干(conventional freeze-drying,CFD)存在的干燥周期长、能耗大及生产成本高等问题,探究中试脉冲喷动床微波冻干(pulse-spouted bed microwave freeze-drying,PSBMFD)山楂的干燥特性与品质特性,分析代替传统冻干进行商业化应用的可行性。以CFD山楂作为对比,研究了两者干燥时间、能耗、山楂品质及干燥均匀性等方面的差异。结果显示,和CFD相比,中试PSBMFD能耗降低72.49%,干燥周期减少62.39%,较好地保留山楂原有风味,所得山楂产品具有多孔结构和较高质构(硬度20.83 N);在水分含量、色差、收缩率方面,中试PSBMFD实现了山楂产品较高的均匀性(>90%);在营养保留方面,中试PSBMFD山楂具有较高的总酚含量[37.03 mg/g干基,以没食子酸当量(gallic acid equivalent,GAE)计]与抗氧化能力。该中试实验结果为PSBMFD商业化提供了有效的理论基础和技术支持。

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。

香菇红外喷动床干燥品质表征及呈味物质动态变化

该研究采用红外喷动床干燥香菇,研究其在不同出风风温(45、50、55、60℃)和风速(7.0、7.5、8.0、8.5 m/s)下的品质(色泽、粗多糖含量、单位能耗、微观结构、收缩率、复水比和质构特性)及在最佳干燥条件下呈味物质[5′-核苷酸、游离氨基酸和等鲜浓度(equivalent umami concentration,EUC)]的动态变化。结果表明,提高出风风温及风速能加快干燥速率,缩短干燥时间,降低单位能耗,样品蜂窝状结构更为均匀。综合对比得出,最佳干燥条件为出风风温55℃、出风风速8.0 m/s,在该条件下,L值和ΔE值分别取得最大值86.45和3.84,粗多糖含量取得最大值9.60 mg/g,单位能耗取得最小值98.74 kJ/g,微孔分布均匀,收缩率和复水比分别为81.43%和3.85,质构特性较好。在最佳干燥条件下,5′-核苷酸、Asp、Glu和Ser含量在干燥过程中持续增加(P<0.05),其余游离氨基酸含量及EUC值先增加后降低,游离氨基酸总量和EUC值分别在120 min和160 min时取得最大值110.02 mg/g和303.85 g/100g,且含量均高于鲜样。提高出风风温和风速能提升香菇的品质和干燥效率,在出风风温55℃、出风风速8.0 m/s条件下香菇品质佳、风味成分保留较多。该文可为香菇干制品加工和风味食品及调味品的开发利用提供理论参考。

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 。

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 。

喷动床技术在烟气脱硫中的应用及最新进展

从结构、特点等方面简介了近年来出现的几类喷动床 ,包括典型喷动床、多喷头喷动床、喷动 -流化床、带导向管的喷动床、内循环喷动床等。对喷动床技术在烟气脱硫中的应用和最新进展进行了综述 ,叙述了粉末 -颗粒喷动床半干法脱硫和喷雾 -喷动床半干法烟气脱硫的基本原理、优缺点、影响脱硫的因素等 ;并对这两种脱硫方法的共性和个性进行了比较。说明了喷动床脱硫技术具有流态化性能好、传热传质效率高、脱硫效果好等突出优点 ,特别适合于中小型燃煤锅炉烟气脱硫。

双喷嘴矩形喷动床流动性能实验研究

在120 mm×240 mm的双喷嘴矩形不锈钢床内,对新型双喷嘴矩形导流管喷动床的最小喷动速度和喷动高度进行了研究,考察了喷动气速、粒径、静床层高度、导流管直径、导流管安装位置对最小喷动速度和喷动高度的影响。结果表明:最小喷动速度随颗粒直径、导流管直径、导喷距的增大而增大,随静床层高度的增大而减小;喷动高度随喷动气速的增大而增大,随导流管直径的增大而减小,受静床层高度和导喷距的影响不大,并得出了最小喷动速度的关联式。

红外喷动床数值模拟中两种湍流模型的适用性

目的:得到适合红外联合喷动床数值模拟的湍流模型。方法:采用两方程模型(SST k-ε与Realizable k-ε)进行数值模拟,分析不同工况下红外喷动床的性能参数以及干燥室流场的流速、温度及颗粒浓度分布情况,并进行红外喷动床物料颗粒干燥试验。结果:在红外喷动床干燥室进气速度为8 m/s,温度为50℃的工况下,采用Realizable k-ε进行模拟得到的数值和SST k-ε的相近;采用两种湍流模型进行数值模拟得到的干燥室流体域中颗粒体积分数分布、速度分布及温度分布具有相似性,总体效果较好,说明这两种湍流模型应用于该设备均是可行的。但Realizable k-ε湍流模型的收敛速度更快,SST k-ε稳定性更好。结论:选择Realizable k-ε湍流模型进行红外喷动床的三维流场描述更加合理。

多喷嘴喷动流化床内气固两相流动与传热过程CFD-DEM模拟

为研究喷动床内颗粒的流体力学与传热特性,采用计算流体力学-离散单元(CFD-DEM)耦合方法对多喷嘴喷动流化床(IMJSFB)内的颗粒进行数值模拟,将模拟结果与常规喷动床(CSB)对比。结果表明:IMJSFB内颗粒混合与流动特性明显优于CSB,表明侧开孔的存在改善了颗粒流动死区现象。IMJSFB内的颗粒总势能和颗粒总平移动能均低于CSB,侧开孔对主喷嘴气体实现了分流,削弱了喷射区的颗粒运动。当颗粒的传热系数低、热容小、进气温度较低时IMJSFB的优势更显著。

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。

喷动流化床内颗粒团聚结构与分布规律研究

为揭示湍动流化过程中颗粒团聚的基本结构,课题组基于矩形喷动流化床对B类颗粒进行试验研究。该实验平台利用控制变量法分析了操作条件、颗粒性质和沿层高度对团聚现象的影响,并提出以颗粒团聚分率来量化颗粒团聚程度。结果表明:床内分别出现了倒U形、U形、环核型、带状和网状5种典型的颗粒团聚结构;颗粒团聚分率随静止床高、颗粒直径的增加而增大;固定总表观气速,增大喷动气速,团聚分率呈现先减小后增大趋势;增大喷口宽度,团聚分率呈现出“S”型变化趋势;其沿床高则表现出先减小后增大的趋势。该研究对应用湍动流化气固流动结构的工业生产过程提供了实验依据。

喷动流化床气固流动特性试验研究

在一喷动流化床冷态试验装置上,采用压力信号与快速摄像图像分析相结合的方法,研究喷动流化床气固流动特性;基于床内压力分布特征,提出将喷动流化床沿床高方向划分为3个流型区域:喷动段、鼓泡段和悬浮段,得出床内气固流动机理;研究并考察了喷动风、流化风速度对床层压降、空隙率、以及床内气、固内循环的影响,认为喷动风速度Us应低于最小喷动速度Ums,适当地增加流化风速度Uf,延长气体在床内的停留时间;增加流化风率有利于加强床内中心射流区和环形区气体的扩散和颗粒混合,提高气、固反应速率;喷动风速度对床内气、固内循环起着关键作用。

基于CFD-DEM法的矩形喷动床与柱锥形喷动床颗粒喷动特性模拟

为进一步了解矩形喷动床的优缺点,采用离散元气固耦合法(CFD-DEM)对矩形喷动床中小麦颗粒的喷动特性及混合过程进行数值模拟,并通过分析单颗粒循环时间、混合指数、床层压降、颗粒速度等与传统柱锥形喷动床进行对比.结果表明:u s=1.1 u ms时,矩形喷动床的平均单颗粒循环时间为1.9 s,柱锥形喷动床的单颗粒循环时间为1.7 s,相差较小.两种喷动床的颗粒混合时间均为2.8 s.相比柱锥形喷动床,矩形喷动床内的压力略大,尤其在喷动床棱角处气体压力较大,从而导致矩形喷动床在棱角处的颗粒运动随机性较差.因此,矩形喷动床与柱锥形喷动床的喷动特性总体上具有较好的一致性,但矩形喷动床在结构设计时要尽可能改善棱角处颗粒运动问题.

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。

半干式喷动床烟气脱硫装置及其脱硫性能的研究

开发了一种新型的半干式喷动床烟气脱硫装置，研究了喷动高度、床层压降与风量， 颗粒粒径大小及加入量之间的关系，并利用消石灰浆料做脱硫剂，研究了Ｃａ／Ｓ、颗粒粒径 大小及加入量对脱硫效率的影响．结果表明，粒径越小，喷动高度越大，压降随风量的变 化越大；脱硫率与颗粒加入量之间有一最佳值（粒径为１.０ｍｍ时，颗粒加入量为１０００～ １４００ｇ；粒径为２．０ｍｍ时，颗粒加入量为８００ｇ）；Ｃａ／Ｓ对脱硫率影响十分明显；在Ｃａ／Ｓ 摩尔比为１．２～１．４时，脱硫率高达８０％以上．

喷动流化床最小喷动流化速度的多因素影响与关联

在一Ф12 5mm、锥角 6 0°的喷动流化床内测定了混合和分离体系的混合二组分及其单一组分的最小喷动流化速度umsf.实验表明 ,最小喷动速度随静床高增加而增大 ,随流化气速和浮升组分分率增大而减小 ;混合体系中最小喷动速度随浮升组分分率接近线性递减 ,而分离体系却呈曲线降低 .对比分析了文献umsf数据 ,除喷口直径外 ,多孔分布板形式和床径明显影响umsf的大小 ,采用cos(aθ)、sin(bθ)、tan(cβ)和 f(Dc/Dcref)来分别修正分布板夹角θ、均匀布气结构、开孔方向角 β和床径Dc 的影响 .根据本文和文献不同结构与体系的5 90组数据 ,又用 6个量纲 1参数和上述 4个修正函数进行了多重影响因素的综合回归 ,得出新的预测umsf的普适关联式 ,该式偏差± 2 9 5 % ,平均偏差 11 5 % ,相关系数 0 97.

喷动流化床最小喷动流化速度智能拟合

在三维冷态试验台架上对喷动流化床最小喷动流化速度进行实验研究,分析喷动流化床主要工作参数,如静止床高、颗粒粒径、颗粒密度、喷口直径、流化气率对最小喷动流化速度的影响。在实验研究的基础上,利用最小二乘支持向量机对最小喷动流化速度与喷动流化床主要设计参数之间的数值关系进行智能拟合,并利用自适应遗传算法优化最小二乘支持向量机的参数。通过15个预测样本的检验,最小二乘支持向量机模型的拟合性能优于常用的经验公式以及神经网络。

导流管喷动床流体动力特性的实验研究

对以小米为物料的常规喷动床及导流管喷动床全床压降随表观气速变化规律进行了实验研究.结果表明,与常规喷动床相比,导流管喷动床不仅最小喷动速度、操作压降和最大压降均大幅减小,而且夹带高度较小时会在达到稳定喷动之前发生有利于操作的不稳定喷动现象.此外,导流管喷动床的流体动力特性受料床高度影响不大,但受导流管内径和夹带高度的影响显著.最后,依据实验结果提出了导流管喷动床最小喷动速度的关联式.