固液流化床中不同粒径粒子群的滑流速度

在稳定的流动状态下,实验考察了铅直管内粒径不同的两组分粒子群的滑流速度,并与每一组分单独存在时的值进行了对比.相对于单组分时的滑流速度,两组分场合的每一组分的滑流速度都会发生偏离并相互接近,偏离的程度受两个粒子群的粒径比、浓度比以及总粒子浓度的影响.通过对两个粒子群之间的相互影响因素的定量分析,以单成分的空隙方程式为基础,建立了在多种操作条件下直接计算滑流速度的模型.

液固流化床内颗粒沉降特性试验研究

以小于1.5cm的粗煤泥颗粒为研究对象,根据密度级和粒度级的不同,将粗煤泥分成20种窄密度级和窄粒度级的均质颗粒,在100mm液固流化床粗煤泥分选机内,分别进行自由沉降试验和干扰沉降试验,干扰沉降包括干扰沉降速度的试验和悬浮体密度的测量。结果表明,分选机内的流态应属于过渡区域,阿连公式是粗煤泥颗粒自由沉降末速的合适公式;影响干扰沉降速度的主导因素是介质中固体颗粒数量的多少和粒群的结构特点,固体容积浓度λ越大,颗粒的干扰沉降速度降低系数β越小;机体内从底部到顶部,流化床中悬浮体的密度逐渐减小,但在接近悬浮体顶部,悬浮体的密度稍有增加;随着密度和粒度的增加,悬浮体密度自下而上减小的程度增大。

液固循环流化床换热器中固体颗粒分布

利用CCD图像测量与数据处理系统对多管液固循环流化床换热器中的两相流动特性进行了研究。探讨了下管箱中的分布板结构对固体粒子的体积分数分布、固体粒子的速度分布,以及液固两相流压降的影响。实验结果表明:在循环流化床换热器进口段安装适当结构的多孔板分布器,即多孔板的面积小于床层截面积,且床中心处的遮挡面积大于边缘处的遮挡面积,可以有效地提高固相速度的均匀程度,在较高流速下,能较好地改善固体颗粒在管束中的不均匀分布。

脱硅中液固循环流化床清洁传热

考察了铝土矿熟料溶出粗液脱硅加热过程中的结垢行为 ,采用有机 无机复合材质的惰性固体颗粒研究了循环流化床对脱硅加热过程中硅渣结垢的清除及防止性能 .结果表明 :硅渣结垢曲线为具有诱导期的渐近式曲线 ,硅渣结垢机理为结晶结垢和微颗粒沉积结垢混合机理 ;循环流化床不仅能有效防止硅渣结垢的形成 ,而且能完全清除已有的硅渣垢层 ,硅渣结垢的清除速率随操作流速及固体颗粒浓度的增大而增大 ;惰性固体颗粒的引入不影响硅渣结垢的机理 .根据液固流化床的防垢机理建立了结垢模型 ,其预报值与实验值吻合较好 .

液固流化床分选粗煤泥的试验研究

自制了直径300 mm液固流化床模型机分选试验系统,并分别设计了中心排料型和周边排料型流体分布器,分别对0.25～1.00 mm粗煤泥进行了3个不同柱体高度的分选试验。结果表明:随着水流速度的增加,精煤灰分、尾煤灰分、精煤可燃体回收率都随之升高;分选密度达到1.5 g/cm3左右,可能偏差E值在0.06～0.08;在一定的上升水流范围内,高柱体的精煤灰分低于低柱体,1 800 mm柱体高度下得到的精煤灰分比1 200 mm的精煤灰分低0.6%～1.2%;1 500 mm柱体高度下的分选效果最佳,中心排料型流体分布器的E值较低,分选效果优于周边排料型流体分布器。

液固循环流化床中颗粒轴向速度的实验研究

利用超声多普勒测速仪实验测量了液固循环流化床中不同径向位置处颗粒瞬态轴向速度,研究了其概率密度分布特征。采用瞬态速度的标准偏差衡量瞬态速度的波动程度,考察了不同操作形式下的颗粒时均轴向速度的径向分布以及表观液速和颗粒循环速率等操作条件对速度波动程度和速度均值径向分布的影响。利用相间作用力对两种分布的特点进行了机理分析,并对液固和气固循环流化床中颗粒的流动行为进行了比较。

液固流化床高效分选粗煤泥初步研究

液固流化床粗煤泥分选虽然在国外已应用较多,但国内研究尚属空白,是目前粗煤泥分选和回收的先进技术.通过自行设计和制作液固流化床分选设备,建立了初步的试验研究系统.对3～0.5 mm粉煤试验结果进行认真分析和探讨,指出液固流化床分选技术是一种结构简单,分选效率高、单位面积处理能力大、维修工作量小、投资少的技术,是一种适合粗煤泥分选的先进技术之一.

基于CFD的液固分选流化床数值模拟

利用RNG k-ε湍流模型、VOF(Volume of Faction)多相流模型模拟了液固分选流化床(LSFBS)内外气液两相流场。待气液两相流场稳定后,耦合离散相模型(DPM)模拟了粗煤泥颗粒在LSFBS内部的分选过程。模拟结果能很好地吻合实验结果,其中与试验结果相比所有密度级在重产物中分配率的均方根误差为2.47,预测精煤产率相对误差为2.38%。在此基础上,分析了LSFBS速度场的分布特点;研究了上升水流速度和不同脉动周期、脉动波形的上升水流对分选效果的影响;得到了分选密度和可能偏差与上升水流速度间的函数关系;发现脉动水流分选精度低于均匀上升水流,对于脉动上升水流,最佳脉动周期为1.25 s,最佳波形为矩形。

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.

液固分选流化床内颗粒动力学方程的简化及应用

对液固分选流化床(liquid-solid fluidized bed separator,LSFBS)内颗粒所受各力进行量级比较,并基于LSFBS主分选区颗粒分离过程和流场特点对颗粒动力学方程进行简化,用四阶Runge-Kutta算法求解不同颗粒的动力学方程。研究结果表明:LSFBS主分选区内颗粒所受压力梯度力、虚拟质量力与流体阻力或惯性力有相同量级,而Magnus力、Saffman力和Basset力对颗粒干扰沉降运动和分选结果的影响可以忽略。数值计算结果与试验结果相符,表明本文对LSFBS内颗粒动力学方程的简化原则是合理的,利用该简化的颗粒动力学方程能比较精确地预测颗粒在LSFBS内的干扰沉降运动和分选结果。

Kenics静态混合器在水平液固循环流化床中的研究

为了解决水平液固循环流化床中颗粒分布不均匀问题,在内径29 mm、长4 m的水平有机玻璃管流化床内放入Kenics静态混合器,采用CCD图像测量与数据处理系统考察静态混合器的结构、个数、安装位置对液固二相流中颗粒分布的影响;同时,利用U型管压差计考察不同条件下静态混合器的压降。实验结果表明:Kenics静态混合器能明显地改善管内颗粒分布情况;单个扭率Y=3.5的Kenics静态混合器压降最小;2个扭率Y=3.5的Kenics静态混合器间距为40 mm时对颗粒分布影响长度是最长的。

液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究

设计了两种用于液固循环流化床换热器中的颗粒分布板,利用CCD图形采集与处理系统对液固循环流化床中的两相流动特性进行了研究.讨论了有无分布板、分布板开孔率、安装高度及操作条件对颗粒分布的影响.实验结果表明:在换热器下管箱安装颗粒分布板,当循环流速较高时,能有效的改善固体颗粒在床层中的不均匀分布;分布板的开孔率越小,固体颗粒径向分布的不均匀度越小,但床层颗粒浓度也变小;随着循环液速的增加,粒径的减小以及颗粒加入量的增加都会减小颗粒径向分布的不均匀度.

液-固流化床中液速分布与颗粒循环流动

通过理论分析和实验研究考察了液-固平板流化床中颗粒流和液流的运动规律,提出了将分散的颗粒流连续介质化的假设和基于容积通量的流体力学表达方式,建立了液体流动和颗粒循环流动的数学模型并定义了颗粒流与液流的有效粘度。理论计算表明,液体通量的径向分布为抛物线,液流有效粘度和液含率与表观液速有关;颗粒通量的径向分布也为抛物线且颗粒上流区与回流区的分界点在0.577D,循环流动强度取决于液含率和液体密度,但颗粒循环分界点的位置与颗粒类型和操作液速无关。实验观察支持模型预测结果。

液固两相外循环流化床压力波动信号的统计及频谱分析

压力波动信号是表征流化床内流体运动特性的重要信息．为了更好地了解液固外循环流化床内流体流动特征，在液固外循环流化床中，对床体壁面压力波动信号进行了时域、频域及自相关性分析．结果表明，沿床体稳定流化段上的压力波动特征相似，流体流动和颗粒运动所引发的压力波动能量频带分别集中在0-10和30-40Hz之间，压力波动的概率密度近似呈正态分布，液固两相外循环流化床中的压力波动信号介于周期信号和随机信号之间．

流量变化对液固流化床瞬态流化特性的影响

流化床开车、停车及反应控制过程中,对流化床的流量进行调节的不当操作可能致使局部热点的出现,使操作状态恶化,故充分认识流化床的非稳态流化特性具有重要意义。选用直径为0.45mm的玻璃珠,在厚15mm、宽400mm、高1200mm的二维流化床中进行液固流态化实验,研究了流量变化对颗粒浓度的影响。实验发现,当流量下降时,流化床中形成了浓-稀相突跃界面,且界面前方有过渡段存在;而当流量上升时,流化床中形成的是由浓到稀的过渡段,变化过程中其浓度波动要远大于流量下降时,且需要更长的时间来达到稳定。以相同时间完成流量下降时,流量变化量较小,则流化床各段的平均颗粒浓度变化速度较慢,同时不利于浓-稀相界面的形成。流量下降幅度相等、流量变化时间延长,则使流化床中的颗粒浓度变化速度呈现先慢后快的特点,同时流量变化较慢,则浓-稀相突跃界面不易形成。

介质密度对液固流化床粗煤泥分选效果的影响

针对工业上液固流化床粗煤泥分选机有效分选粒级窄,对难选煤分选效率低的缺点,开展了介质密度对液固流化床分选效果的影响研究,提出将液固流化床上升清水流改为重介质流。分别在2种上升流流量条件下对3~0.25 mm粗煤泥进行不同上升流流速的液固流化床粗煤泥分选试验。结果表明,液固流化床分选机采用重介质流分选时可将粗煤泥有效分选粒度范围拓宽至3~0.25mm,可能偏差控制在0.05~0.10 g/cm3,在较高上升流流速下精煤灰分可降至9.85%,当要求精煤灰分不大于11%时,精煤产率提高10.21%。

气液固循环流化床换热器中预分布器结构的优化

In this study, two types of pre-distributors (nonuniform-pores and dual-baffle)for the combined solids-liquid distributor in gas-liquid-solid circulating fluidized bed heat exchanger, were designed and the characteristics of particles distribution was compared. In the experiments, the sampling method was used to measure local solids flux and a U shape pipe was used to measure static pressure drop in the lower pipe box.The effects of different superficial liquid velocities and liquid viscosities on the parameters mentioned above were investigated.The degree of distribution of local solids flux in exchanger pipe was evaluated by the non-uniformity function.The results showed that the two types of pre-distributors were both suitable for gas-liquid-solid circulating fluidized bed heat exchanger at a lower static pressure drop in the lower pipe box.Compared with the nonuniform-pores pre-distributor, the dual-baffle pre-distributor showed better performance.

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.

液固循环流化床中的颗粒速度场

利用超声多普勒测速仪 (UDV)对液固循环流化床中颗粒流场进行了系统的实验研究 .实验测定了不同轴向位置处的颗粒速度分布 ,得到了较完整的颗粒速度场 ,分析了入口区对流场分布的影响 ,考察了表观液速和颗粒循环速率等操作条件对颗粒速度场分布特点的影响 。