气-液-固三相流化床气体分布器区局部相含率和床层膨胀比的实验研究

在内径150 mm,高4 350 mm的三相流化床中,分别以空气、水和0.48 mm、1.25mm的玻璃珠及1.45 mm的苯乙烯树脂为气相、液相和固相,应用开发的微电导探针测试技术同时测得三相局部含率,并对气体分布器区的局部相含率和床层膨胀比(H/H0)进行了实验研究,考察了固体颗粒的粒径、密度及表观液速和气速对床层膨胀比的影响。研究发现,在距气体分布器轴向一定距离范围内,三相局部含率的径向分布存在明显的不对称分布;随着轴向距离的增加,局部气含率的径向不对称分布逐渐消失,局部固含率的径向不对称分布变化不明显;床层膨胀比随表观气速和液速的增大而增大;较低密度颗粒系统的H/H0开始增加缓慢,后来增加很快;较高密度颗粒系统的H/H0开始迅速增加,后来增加缓慢。

基于机器学习的Geldart A类加重质流化床的床层膨胀特性研究

为了预测Geldart A类加重质的膨胀特征,通过床层塌落试验,研究了床层流化过程中的气泡相和乳化相的组成与操作因素之间的关联,构建了操作气速、静止床高以及床层膨胀高度的数据集,进行了数据统计分布和相关性分析,利用具有最佳超参数的GBDT模型成功模拟了膨胀高度和影响变量之间的非线性关系,分析了特征变量的敏感性。结果表明,随着气速的逐渐增加,乳化相与气泡相的膨胀呈现先增加并略有减小的规律。对于不同的初始床高与床层膨胀高度,气泡相组成不受其变化的影响且组成比例相对稳定。操作气速的重要性得分是0.68,是膨胀高度最敏感的变量。而静止床高的重要得分仅为0.32,表明此变量对床层膨胀的影响较小。此外,由部分相关性分析可知,床层的膨胀高度对操作气速的依赖性具有一定的敏感性区间。

生物流化床多孔生物颗粒沉降性能及床层膨胀特性研究

以Richardson-Zaki公式为基础,研究了由HP多孔高分子载体固定化微生物废水处理时,形成的生物颗粒沉降性能及生物流化床的床层膨胀特性。研究表明:HP球形多孔载体CD值略高于其他研究者得到的生物颗粒CD值,其值为:CD=16.43Ret-0.41,(10<Ret<50);该值也比实心、刚性、球形载体的CD值高;HP载体生物流化床的床层膨胀仍可用Richardson-Zaki公式来表达,但膨胀指数n应作修正,修正后的表达式为:n=5.04Ret-0.114,1<Ret<50。

单组分颗粒振动流化床的流体力学研究（2）──床层膨胀和起始流化速度

本文在振动流化床中研究床层膨胀和颗粒的起始流化速度，分别研究颗粒物性、振动特性（频率、振幅）和静止床层高度对它们的影响，根据不同的振动条件下Ｇｅｌｄａｒｔ’Ａ、Ｂ、Ｄ类１３种物料起始流化速度的实验结果，关联了实验条件下起始流化速度的计算式，此计算式对振动流化床的设计具有指导意义。

气液固三相流化床层膨胀特性实验分析

为分析气液固三相流化床床层特性,选用两种粒径接近、密度不同的颗粒:塑料颗粒(湿堆积密度1 273 kg/m^3,平均直径750μm)和陶粒(湿堆积密度1 680 kg/m^3,平均直径800μm),以常温空气为气相、水为液相。实验装置内径0.13 m,全床高度4.75 m,实验液柱高度3.5 m,床内颗粒有足够的膨胀高度。分别测试了液速0—13 mm/s,气速0—12 mm/s条件下的床层高度,研究气液速对塑料颗粒和陶粒床层膨胀率的影响。研究结果显示液速较低时床层收缩,随着气速增加,收缩率增大;液速较高时,膨胀率大于0,随着表观气速的增加,膨胀率先降低,表观气速大于临界值后,膨胀率将增大;除高气速外,床层膨胀率总是随着液速的升高而增大。相同气速、液速条件下,大密度陶粒的床层膨胀(收缩)率大于塑料颗粒。

超细颗粒流化过程中床层的坍落与膨胀

采用碳酸钙、氧化铝等六种超细颗粒，研究了流化床层的坍落与膨胀过程。床层的坍落由快速坍落和速率衰减坍落两个阶段组成。一次团聚物的物性、粒径及表面活性均会影响床层的坍落行为。床层膨胀曲线在起始流化气速时发生转折。超细颗粒流化过程中床层以气泡相和团聚相两相结构存在。

液-固流态化固体颗粒床层膨胀指数研究

将文献上介绍的各种计算液-固流态化系统床层膨胀指数的方法进行比较归纳,提出了一种计算床层膨胀指数的新方法,并与郭慕孙给出的实验实测结果进行对比,说明新方法有更好的精度,最大偏差小于6.07%,均方差为2.05%。新方法对球形颗粒和非球形颗粒床层膨胀指数计算有统一的形式。

细铁粉气液固三相磁场流化床的床层膨胀特性

研究了空气－水－细铁粉三相磁场流化床在两种气体分布器作用下的床展膨胀特性．结果表明，随着磁场强度的增强，细铁粉流化床层表现为散流区、链流区和磁聚区．气体在液体中的分散形态与气体分布器、气体速度和液体速度有关，表现为鼓泡、鼓泡－节涌和节涌．实验得到了链流区内气体在上述分散形态下的床层膨胀比（）与气速（Ｕｇ）、液速（Ｕｌ）和磁场强度（Ｈ）的经验关联式．关联式如下：

Geldart-B类颗粒在气固流化床中的床层膨胀与流型转变

采用理论推导和经验公式相结合方法,建立了Geldart-B类颗粒在流化床中流化过程的床层膨胀比(R)的通式,并在全取值范围内构建了床层膨胀比的收敛迭代公式。采用不同颗粒的流化实验数据对上述通式(模型)进行了验证,结果表明该模型很好地预测了床层膨胀比。进一步讨论了床层膨胀比与鼓泡流化流型变化之间的关系,给出了临界膨胀比的取值规律。有关床层膨胀比的研究结果一定程度上可有效改善流化床的监控,优化操作条件选取。

基于膨胀特性的厌氧流化床反应器的设计和运行控制

生物流化床的床层膨胀行为直接与生化反应区的水动力学和效率相关 ,床层膨胀特性是进行合理设计和运行的重要依据。目前流化床设计一般没有考虑生物膜的影响 ,但生物颗粒的流化行为有别于光滑载体 ,因此需要对曳力系数Cd 和膨胀特性方程中的ui 进行必要的修正。在综合分析基础上 。

液固流化床内床层动态特性的CFD模拟

在对液固流化床内流动特性进行理论分析的基础上,采用多相流CFD方法模拟了二维矩形流化床内水和玻璃球体系的流体动力学特性。实验结果表明,流体速度突变后,液固流化床从一个平衡状态向另一个平衡状态过渡。当液体速度减小时,床层表面及分隔界面的变化与理论模型预测一致;由于重力不稳定性的影响,当液体速度增大时,床层表面稳定上升但与时间不呈线性关系,且分隔界面难以分辨。进而膨胀后停留时间的长短对收缩过程的影响也可以忽略。尽管床层收缩时间明显小于实际膨胀时间,但是与预报的理想膨胀时间比较接近。模拟结果与前人的实验研究和理论分析相吻合,表明多相流CFD模拟可以很好地预测液固流化床的床层动态行为。

锥形流化床内碳纳米管的膨胀特性研究

流化床是碳纳米管宏量制备的一个关键设备,本文对100 mm管径无分布器式锥形流化床内的碳纳米管进行了床层膨胀研究的实验。通过对两种碳纳米管流化特性的观测分析,结果发现:对于垂直阵列管,存在分部流化的特性,对于聚团管,存在小颗粒迁移流化的特性。对初始床层高度为150,170,190 mm的流化床内的碳纳米管进行研究,在不同初始床层高度的情况下,不同种类的碳纳米管的膨胀行为和压力信号存在明显的差异,实验表明,在相同流速下,随着初始床层的增加,床层压降增加、初始流化风量和完全流化风量增加,膨胀率降低。

Geldart D类颗粒在狭缝型分布板流化床的流化特性研究

采用自主研发的狭缝型分布板流化床,对Geldart D 类颗粒物料核桃壳（2～2.8mm）的流化特性进行了实验研究.结果表明：与传统多孔型分布板相比,空床时狭缝型分布板的分布板压力降较小,加入物料时狭缝型分布板的床层压力降大,更多的能量用于物料的流化,特殊的瓦楞结构也可改善物料的流化特性;Geldart D 类颗粒物料在狭缝型分布板流化床内流化效果较好,相应的床层膨胀比也较大.

厌氧流化床无膜微生物燃料电池的床层膨胀高度与产电特性

考察了厌氧流化床床层膨胀高度对电池不同阴极位置(阴极1,2,3分别位于分布板上方150,250,350mm)产电性能的影响.膨胀高度低于170mm时,电池功率随阴极位置沿轴向高度增加而减小,同一流速下,阴极1的最大电极输出功率最大,为347.1mW/m2.膨胀高度在170～270mm时,同一流速下,阴极2的最大产电功率高于阴极1和阴极3,当流速为8.35mm/s时,达361.0mW/m2.膨胀高度在400mm以下,同一流速下3处阴极的最大产电功率均降低,阴极3最大产电功率降低幅度较小,为297.5mW/m2,电池功率随阴极位置沿轴向高度增加而增大.该结果是流速对阳极室内传质及电子传递效率、流速对微生物膜生长双重影响的结果.

高温鼓泡流化床流体动力学特性

流化床催化反应过程、煤的流化床燃烧与气化等多种流化床工业应用都涉及高温操作。文中结合研究结果 ,综述了温度对最小流化速度、最小流化空隙率、床层膨胀比和气泡直径的影响。在前人研究的基础上 。

粉末喷涂工艺中颗粒流动性的测试方法

旨在找出一种或是一系列颗粒流动性的表征方法,通过表征结果预测不同种类粉末涂料应用到生产线上进行喷涂时的流动性能。通过对不同表征方法所得结果的分析,得到如下结论:颗粒本身的基本物理参数会影响粉末颗粒的流动性,但不能单纯地用其判断流动性的好坏;不同粉末流动性测量法中,旋转床膨胀率和崩塌角测量法优于床层膨胀率和堆积角测量法;FT4内聚强度和扭矩能测量法均能判断粉末颗粒流动性的好坏,但前者的重复性较差。

一个基于双流体理论预测三维流化床内流动特性的数学模型(Ⅱ)液固体系流体动力学特性

将考虑拟平衡状态下颗粒与流体相互作用的附加力添加在基于双流体理论的动量方程中的数学模型,用于预报三维液固流化床内流体动力学特性。该模型主要特点是将表征颗粒离散属性的特征长度视为颗粒直径的同一数量级且只需曳力系数一个关联式来封闭控制方程。在商业软件CFX4.4平台上,通过增加用户自定义子程序考察了液体速度突变后水-颗粒(密度3000kg.m-3,粒径为2.5×10-3m)体系在长0.1m、宽0.1m和高0.5m流化床内时空分布特性。三维、X和Y方向中间截面上固含率的模拟结果表明:当液体入口速度增大时,床层表面和分隔界面均随时间呈上升趋势,且分隔界面呈现波浪状;当液体入口速度减小时,下降的床层表面和上升的分隔界面与时间呈较好的线性关系。对床层膨胀和收缩过程的动态响应时间进行了定量化模拟,其结果与Didwanla和Homsy的二维实验研究以及Gibilaro的一维理论分析相吻合。

超细片状颗粒流态化特性研究

分别以粒径相近的超细球形铝粉、片状铝粉、片状云母粉为原料,采用床层膨胀和床层塌落法对其流态化特性进行了研究。结果表明,3种颗粒在流化床中流化的难易程度不同,其中片状铝粉的起始流化速度为0.087 m/s,平衡压降约为3.6 kPa,最大床层膨胀率为1.36;片状云母粉的起始流化速度为0.079 m/s,平衡压降约为4.2 kPa,最大床层膨胀率为1.60;球形铝粉的起始流化速度为0.063 m/s,平衡压降约为5.8 kPa,最大床层膨胀率为1.71;片状铝粉和片状云母粉的起始流化速度高、床层膨胀率低、平衡压降低、滞气性能差,比球形铝粉更难于流化。另外,对处于流化状态时的片状铝粉床层在不同气速下平衡压降随时间的波动情况进行了考察,并测绘了压降波动曲线,结果表明其压降波动幅度约为5%。

空气重介质流化床高对流化特性影响

目前空气重介质流化床干法选煤技术已经逐步应用于工业中,为提高其分选精度,优化工艺参数,以流化床床层压降、起始流化气速、初始鼓泡气速和床层膨胀率为技术指标,研究流化床的流化特性,为现场工艺参数的优化和技术指标的选取提供理论依据。

微小液固流化床的流化特性

在高405mm、直径15mm的微小液固流化床中,以水为流化介质,3组不同颗粒为床料,考察了填料高度、颗粒粒径及密度对床层膨胀、液速-压降曲线、最小流化速度和流化质量的影响。实验结果表明:随流速的增大,微小流化床依次出现了固定床、均匀膨胀及流体输送3种流型。各流型操作流速范围不受填料高度影响,但随着颗粒粒径及密度的减小,均匀膨胀区的流速范围减小,最小流化速度降低。随填料高度的增加,床层膨胀率降低,且流化质量提高;颗粒粒径和密度越小,床层膨胀率受液体流速的影响越明显,获得的流化质量越高。