原生纳米级颗粒的聚团散式流态化

在内径为 35mm的小型玻璃流化床中考察了平均原生粒径为 16nm的SiO2 颗粒的流化行为 .实验发现 :当操作气速远远超过原生纳米颗粒的最小流化气速时 ,这种超细颗粒可以通过自团聚实现稳定、均匀的散式流化 ,并可获得比GeldartA类颗粒更高的床层膨胀比和更宽的散式操作区 .由于原生纳米级SiO2 颗粒在流化时形成的团聚物具有较大的粒径和很小的密度 ,使得该气固体系的流化行为与液固体系有许多相似之处 。

散式流态化到聚式流态化的混沌识别

散式流态化呈现出一种非常均匀的理想流态化结构 .聚式流态化具有明显的两相结构 .当流型从散式到聚式转变时 ,床层结构发生了变化 .本文在提出用最小二乘法同时计算关联维D2 和K2 熵的计算方法的基础上 ,就A类颗粒在不同气速下的压力波动 ,分析了从散式到聚式转变时所对应的床层结构的变化 ,解释了在不同尺度下两种流型所表现出的不同动力学行为 .以此为基础 ,提出了新的识别流型转变的方法 .

散式流态化中流化颗粒所受作用力的研究

本文从理论上对散式流态化中流化颗粒所受作用力进行了探讨。表明了广泛应用的拟均相模型的不合理性，提出了应采用分离流模型来分析散式流态化中颗粒的受力情况，证明了流化颗粒所受浮力符合阿基米德原理，即， 还推导了流化颗粒所受流体曳力的表达式：并用实验对其进行了验证。

液固散式流态化CFD模拟中曳力模型的影响

基于无黏性双流体简化模型在商业化软件平台上,通过增加用户自定义子程序考察了Gidaspow、SyamlalO’Brien、Di Felice、Gibilaro、Dallavalle和BVK曳力模型对液固散式流态化CFD模拟结果的影响行为,探讨了相应的影响机制。经与文献中不同颗粒Reynolds数的代表性实验数据对比后发现:BVK和Dallavalle曳力模型对床层膨胀高度和整体固含率的预测精度较高;BVK、Syamlal-O’Brien以及Dallavalle曳力模型给出的床内固含率径向分布较为准确;BVK曳力模型较为准确地再现了颗粒轴向速度的径向分布特征。BVK曳力模型的影响机制与液固散式流态化中颗粒动力学特性相符合,在所考察范围内其预测性能最优;Dallavalle曳力模型在其余5个传统模型中预测性能较优且形式简洁在程序中易于实现。

散式流态化在高炉喷煤上的应用

介绍了流态化原理与分类、流化床出料装置,并以一座3200 m3高炉为例进行了喷吹罐散式流化床设计分析,找出流化床上煤粉实现散式流态化过程的内在关系。

FCC颗粒散式或聚式流态化特性的CFD模拟

流化催化裂化(FCC)在重油轻质化过程中占有重要地位,掌握气固流化床内流动特性对FCC装置的合理设计有一定指导作用。采用Brandani S和Zhang K的模型,在商业化CFD软件包CFX 4.4平台上模拟了宽为0.25 m和高0.70 m的二维流化床中粒径为6.4×10-5m和密度为1 225 kg/m3的FCC颗粒不同表观气速下的散式或聚式流态化特性,所得结果与前人的实验测量和理论预报相吻合。

散式流化和聚式流化的BP神经网络识别

由于流化系统的复杂性和非线性的特性,到目前为止,仍没有一个能很好地判断这两类流态化的可靠方法,而人工神经网络能够进行复杂的逻辑操作和实现对非线性系统流型的识别。由此,在文献数据(含15种颗粒和11种流体)的基础上,利用三层BP人工神经网络,提出了一种识别散式流化和聚式流化的新方法。以经过归一化处理的3个无因次准数pff()/rrr-、mfRe和mfFr(判别因子)作为神经网络的三个输入结点,以散式流化、过渡状态和聚式流化对应于神经网络的三个输出结点,由训练样本集得到隐层结点数等最佳网络参数,然后对待测样本进行了流型识别。研究结果表明,神经网络用于散式流化和聚式流化的模式识别,结果与实际较一致。新方法优于传统的识别方法,具有较好的应用前景。

细粒级人造金红石流态化特性的CFD模拟

采用欧拉-欧拉模型,在20 mm宽和80 mm高的二维流化床中,模拟了直径为46μm和密度为4 000 kg/m3的细粒级人造金红石在不同操作气流速度下的流体动力学特性。在操作气流速度u=0.004 m/s时,呈现均匀的散式膨胀;当u=0.005 m/s时,出现鼓泡现象,为聚式流态化,但气泡内固体含量较高;提高气流速度至0.02 m/s,床层内出现固体含量几乎为零的气泡。

郭慕孙与流态化

我们首选郭慕孙院士作为本刊"中国科学院院士系列报道"的第一人,不仅因为郭老先生为我国流态化的研究与应用做出的卓越贡献,而且还要感谢钱麟先生的大力支持。钱麟先生曾极认真极严肃地对我们说:"你一定要写写郭慕孙先生,他绝对是流态化方面的一流专家。他创立了中国第一个流态化研究所,为中国流态化的发展,做出了重要贡献。"先生今年79岁,每天笔耕不辍,竭力向国际学术刊物及有关学术组织推荐中国流态化的成就。

气固搅拌流化床压力脉动的小波分析

在内径188mm、静床高400mm的搅拌流化床中,采用GeldartD类颗粒为实验物料,通过小波分析研究了不同气速和搅拌桨转速下搅拌流化床的压力脉动行为.实验发现,搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的D类颗粒形成了散式流态化.随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,进而提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为临界鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据.随搅拌转速的增加,散式流态化的气速操作范围线性增加.在鼓泡流态化状态下,气速是流化床气泡行为的主导因素,搅拌桨转速的增加对气泡产生的频率无明显影响但可使气泡的直径变小.

气固搅拌流化床内的压力脉动特性

为考察搅拌桨的转动作用对流化特性的影响,研究了不同转速和气速下搅拌流化床的压力脉动行为.采用188 mm的内径和400 mm的静床高,以Geldart B类和D类颗粒为实验物料,进行了压力脉动信号的统计分析和功率谱分析.实验结果表明,搅拌桨的转动对最小流化速度没有影响,但使B类和D类颗粒呈现了A类颗粒特有的散式流态化现象.随搅拌转速的增大,压力脉动的标准偏差减小,最小鼓泡速度增加.最小鼓泡速度与最小流化速度之比与搅拌转速成正比.当搅拌转速增加到一定程度后,压力脉动的功率谱主频等于搅拌桨转动频率,流化床从鼓泡流态化状态转化为散式流态化状态.

颗粒间的智慧:化学工程专家李洪钟院士的流态化人生

李洪钟是我国著名化学工程学家,流态化研究领域的学术带头人之一。他建立了非流态化气固两相流理论,丰富了多相流学科的科学内涵,有效解决粉体工业生产技术难题;通过自研微观摄像机,在国际上首次拍到快速流化床的颗粒聚团和稀密两相结构,引起了学术界广泛关注;提出了气固流态化散式化理论方法,大幅提高了传统多相反应器的转化效率;构建了气固流化床结构传递关系与反应行为的量化调控方法,推进流态化工业开发与过程工程学科研究。文章从李洪钟求学经历、创新科研、工业开发和著书育人等方面揭示了他献身报国的科学家精神。

院士风采

郭慕孙1920.05.09～2012.11.20化学工程学家。广东潮州人。1943年毕业于沪江大学化学系。1947年获美国普林斯顿大学硕士学位。中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长。早年发现液—固和气—固两种截然不同的流态化现象,分别命名为"散式"和"聚式"流态化,现已定为工程化学术语。后将散式流态化理想化,提出了描述流体和颗粒两相流最简单的"广义流态化理论"。

化工名人郭慕孙

郭慕孙，化学工程学家，中国流态化学科研究的开拓者。1943年毕业于沪江大学。1947年获美国普林斯顿大学硕士学位。为中国科学院化学部学部委员。曾任中国科学院化工冶金研究所研究员、所长、名誉所长。他长期从事化学工程特别是流态化方面的科学研究，早期首先发现和区分“散式”和“聚式”流态化，之后将流态化技术应用于我国不同矿产资源的综合利用，并建立了“散式流态化”、“广义流态化”、“无气泡气固接触”的理论体系，为我国流态化技术的发展奠定了基础。出版专著有《流态化技术在冶金中之应用》、《流态化：垂直系统中均匀球体和流体的运动》、《流态化冶金中的稀相传递过程》、《流态化浸取和洗涤》、《化工冶金中的散式流态化》、《理想和无气泡流态化》等。

颗粒湿法分级技术及氢氧化铝精准分级的研究进展

随着电解铝行业的蓬勃发展,现代大型预焙电解槽和干法净化技术均需砂状氧化铝作为生产原料。但国内氧化铝企业生产多为中间状氧化铝或“准砂状”氧化铝,且颗粒粒度呈周期性变化,产品质量与世界先进水平差别较大,主要原因是原料差异及现有氢氧化铝颗粒分级技术不达标所致。因此,亟需研制高精准、高效率的氢氧化铝湿颗粒分级装置,实现大颗粒、较窄粒径的高质量砂状氧化铝(+80μm≥90%,-45μm<8%)生产。本工作首先对国内外常用的、规模化应用的湿法颗粒分级技术进行综述,对水力分级技术、湿法筛分技术及新型耦合分级技术进行分析,随后提出将水力分级与筛网分级相结合、可应用于氢氧化铝颗粒苛刻分级要求的新型“流化-筛分”精准分级方法,最后研制出可实现规模化连续生产的小试分级装置(3.3 m^(3)/h),且该方法通过了生产企业的现场侧线验证。该新型颗粒精准分级技术不仅有望在氧化铝行业实现节能减排、转型升级、降低生产成本并能取得显著经济效益,还可促进选矿、精细粉体行业的迅速发展,具有重要的实用和推广应用价值。