提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅰ)实验研究

根据实际工业的操作条件 ,采用催化裂化催化剂及空气 ,在大型冷模实验装置上对催化裂化提升管进料混合段内射流相与颗粒相的速度场、浓度场进行了系统测试 .结果表明 ,由于旋涡场的诱导作用 ,喷嘴射流注入到提升管中以后将会产生二次流动 ,二次流先是发展扩大 ,随后又与主流逐渐汇合 .根据混合流场的分布特点 ,可以将这一极其复杂的流场由下到上分为上游影响区段、主射流影响区段、二次流影响区段、混合发展区段 4部分 ,各区段在径向上又可再分为 2或

中心给粉旋流燃烧器气固两相流动的数值模拟

电厂采用的煤粉燃烧技术应达到稳燃、低污染、防结渣及防高温腐蚀的要求。中国电厂燃用煤的煤质偏差,煤种多变。在燃用这些煤的时候,锅炉的稳燃能力较低。针对这些问题,提出中心给粉旋流煤粉燃烧技术。由于燃烧器的气固流动特性对燃烧器的性能有很大的影响,利用可实现的k-ε和Lagrangian随机轨道模型对中心给粉旋流燃烧器的气固两相流动进行数值模拟,并将计算结果和三维相位多普勒测速技术(Phase-Doppler ane mometry,PDA)试验结果进行详细比较,计算值和试验值速度分布的趋势基本相同。计算和试验结果表明,在轴向方向产生了回流区,切向速度分布出现典型的Rankine涡结构,中心线附近区域的径向速度小。当颗粒的轴向速度衰减为0之后,颗粒的运动方向发生偏转,开始向后上方运动。颗粒迂回型运动轨迹延长了煤粉在回流区中的停留时间。

一个气固两相流动阻力的新模型

为了解决现有经验气固阻力模型的普适性问题 ,合理描述颗粒团聚现象对气固阻力的严重影响 ,从理论分析入手 ,将传统的CFD方法与系统能量分析方法相结合 ,建立了计及颗粒团聚效应的气固阻力分析模型 .与现有模型相比 ,新模型不仅合理地描述了气固两相相互作用的物理过程 ,而且避免了以往采用经验系数所导致的误差和局限性 .经循环流化床数值模拟的检验证明 ,新模型的计算结果与实验数据吻合 ,从而在稠密气固两相流动的数值模拟中具有相当的优越性 .

带入口加速段的方形分离器内气固两相流动数值模拟

分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一,其性能对锅炉的物料平衡、传热等有着重要影响。除运行工况外,结构参数决定着分离器的性能。为了研究结构参数对方形分离器性能的影响,采用雷诺应力模型(RSM)计算了不同结构参数的方形分离器内气相流场。结果表明:方形分离器内除外涡旋与内涡旋等主流外,还存在许多局部的二次流,这些二次流是影响分离器的分离效率的主要因素之一;结构参数的变化对二次流的强度及位置产生影响,进而影响分离器的分离效率。在气相流场的基础上,采用随机轨道模型计算了方形分离器内的颗粒运动轨迹,发现颗粒从入口越低的区域进入分离器,越有利于分离。

采用PTV技术研究循环流化床内气固两相流动

采用PTV技术对循环流化床顶部颗粒稀疏流动区域进行了测量 ,其中采用先进的高速摄像技术获取流动的连续图像 ,并采用目前有望在气固两相流动测量中发挥较大作用的四种PTV算法 :BICC法、VGT法、SPRING法和 4 FRAME法 ,对所获取的图像进行颗粒配对处理 ,从而得到流场中运动颗粒的速度信息。所得到的结论为 :本文所采用的PTV算法在图像处理中都产生少量的伪矢量 ,通过采取简单的伪矢量识别算法就可以剔除大部分伪矢量 ;本文实验条件下 ,测得循环流化床顶部区域内颗粒运动速度差别较小。本文工作为进一步详细实验测量研究奠定了理论与技术基础。

提升管反应器进料混合段内气固两相流动特性(Ⅱ)理论分析

针对提升管进料混合段这一复杂的混合流场建立了轴向颗粒返混模型 ,用以计算颗粒相返混比、轴向速度以及混合相密度等 ,从而将颗粒相的流动描述成单一参数控制的行为 .并根据多相流动的扩散模型和冷态实验的结果给出了射流相浓度在截面上分布规律的计算方法 ,指出该浓度分布主要与射流气速和预提升表观线速的速度比有关 ,而其他操作参数的影响都是次要的 .

新型浓淡分离型稳燃器内气固两相流动的数值模拟

利用对新型浓淡分离型稳燃器内的气固两相流动进行的数值模拟 ,得出了不同预热室长度时其空气动力特性的变化 ,对开发应用新型稳燃器具有一定的指导意义。

气固两相流动中非球形颗粒所受曳力的数值研究

采用数值计算的方法研究了非球形颗粒在气固两相流动中所受的曳力 ,在Re <10 0的条件下对流经 3种具有典型几何特征的非球形颗粒 (正方体、圆柱体和圆台体 )的流体流动进行了详细的数值计算 .通过比较计算结果与文献中所推荐的 3种曳力系数修正关系发现 :Ganser方法与本文计算结果符合最好 .通过对两种不同颗粒摆放条件的流动进行计算发现 :对于不同的颗粒与来流角度 。

管内气固两相流动的实验和模拟计算

本文基于气固两相流动模型计算循环流化床内的流动．颗粒动理学方法模拟颗粒相湍动．采用γ-射线密度计和非等速取样管测量局部颗粒浓度和流率，利用FFT方法计算颗粒浓度功率谱密度．模拟计算得到上升管内气相和固相速度和浓度分布等．数值模拟计算与实验结果相吻合．

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象,该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应,对单个颗粒进行了全受力分析,得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型,将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团,将颗粒团视为整体 离散相,文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动,得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布,揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律,以及循环流化床内两相流场的核心-环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明,采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。

百叶窗浓缩器内气固两相流动PDPA试验研究

采用二维相多普勒粒子分析仪 (PDPA)对典型结构的百叶窗浓缩器内气固两相流劝进行了定量测量 ,得到了百叶窗浓缩器内气固两相流场特点 ,探讨了百叶窗浓缩器气固分离机理 ,即浓缩机理 。

粒径对弯管气固两相流动影响的数值分析

气固两相流体流经弯管时,在弯管内外两侧形成压差。已有的文献表明,该压差大小与气固两相流的混合浓度mr、气相流速gvr、固相流速pvr、弯管的曲率半径R、弯管直径(或水力直径)D等因素有关。一定条件下的固相颗粒对气相具有使其湍流强度抑制和加强两种作用,在分别对其进行数值模拟研究时发现:压差除受上述诸因素影响外,无论是在气相湍流抑制区还是湍流加强区,颗粒粒径对压差也具有较大的影响,尤其是颗粒粒径越小这种影响越显著,从理论上分析并解释了形成这种现象的原因,提出了以固相浓度为参变数的弯管内外两侧压差随颗粒粒径的变化的关联式。

磁流化床气固两相流动的数值模拟及实验验证

建立了床体为圆筒的磁流化床简化数学模型 .采用SIMPLEC算法对此类磁流化床床内的气固两相流动进行数值模拟 ,并对多种运行条件下床内气固两相流动的数值模拟结果进行分析 ,获得了磁流化床内气固两相在偏离或接近临界稳定区域的流化特性 .通过用相对应的实验装置进行实验验证 .结果证明 :该简化的双相模型和SIMPLEC算法对磁流化床床内气固两相流场进行数值模拟具较好的适用性和准确性 .

宽筛分流化床气固两相流动结构离散颗粒模型

建立了适合描述宽筛分流化床气 固两相流动结构的离散颗粒模型。颗粒的运动满足牛顿第二定律 ,流体相的运动规律由局部平均的纳维 斯托克斯方程求解 ,两相间的耦合由牛顿第三定律决定。对宽筛分流化床中气泡的形成、颗粒的流化过程进行了数值模拟 ,结果与实验现象相符合 ;模拟结果还发现单颗粒的运动速度表现出不可预测特性 ,颗粒的总体速度不完全满足正态分布。

二维直通道内气固两相流动的实验研究

本文利用频闪激光片光源摄像和图象处理技术，对二维直通道内气固两相流动进行了实验研究，定量测定了固体粒子的运动参数、运动速度、方向．测得了粒子的运动轨迹．并得出一些有价值的结论：在本实验范围内粒子基本上沿直线运动，并处于不断加速的状态；粒子与壁面碰撞的时间极短，反弹角小于碰撞角，反弹速率小于碰撞速率．从而获得了在不同的进口气流速度及不同的通道倾角下固体粒子与固体壁面碰撞的某些规律．得到了粒子与壁面相互作用的关系表达式．为理论计算打下了基础．

百叶窗浓缩器气固两相流动的试验研究

本文在以往试验基础上对百叶窗浓缩器进行了更加深入的试验研究，分析了百叶窗结构、气流等因素对浓缩器性能，即浓淡风比、阻力系数、浓缩率三个参数的影响，从而得到了优化的百叶窗结构。

荷电气固两相流动管内输运流场的试验研究

基于输运段对荷电颗粒凝并效率的影响,建立了荷电颗粒输运试验系统,以研究管内颗粒输运流场随电压的变化情况.利用网状目标法测定颗粒群平均荷电量,应用流场测量技术PIV系统研究外加电场对颗粒运动的作用,运用二值化互相关图像处理算法,获得输运断面上的荷电颗粒速度、涡量以及湍动能分布图.试验发现:当充电电压低于-10 kV时,颗粒的荷质比随充电电压的降低而增加,在-60 kV时基本达到饱和荷电量;输运段中颗粒速度、涡量的分布值随电压的降低而增加;湍动能的分布呈现单峰特性,在-50 kV时出现最大值.

双进口方形分离器内气固两相流动的数值模拟

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出现局部小漩涡。同时采用数值模拟的方法对分离器结构进行优化,研究了中心筒插入深度、入口尺寸、直筒段长度、锥体长度对分离效率的影响。通过结构优化,分离器的切割粒径可在6μm左右。方形分离器内旋流较弱,压降较小,可以认为不是分离器性能的主要影响因素。

水平肘管内气固两相流动特性的研究

本文通过对弯管内气固两相流动的数值计算,建立了固体颗粒在惯性离心力的作用下,从气流中向弯管外侧壁面分离的规律与斯托克斯准则数和颗粒在弯道内运动角度的关系.对水平肘管内气固两相流动特性进行了实验研究,得出在 R_0/d 分别为2和4、一次风速分别为15m/s 和20m/s、煤粉平均粒径为50～60μm、煤粉浓度为0. 2kg/m^3的工况下,当煤粉-空气混合物流过弯头的角度≥45°时,约有80%以上的煤粉颗粒沿弯管外侧形成一股高煤粉浓度的气流流出.这一结果与数值计算结果较吻合.实验与理论计算结果为开发煤粉浓缩燃烧技术提供了重要的理论依椐.

基于MFIX开源程序下的气固两相流动特性的数值模拟

基于MFIX开源程序建立了三维喷动床内气固两相流动模型,利用MFIX-离散单元法(DEM)模型对源程序进行不同曳力模型的数值模拟计算,得到颗粒在三维喷动床内的流动特性,同时结合实验对喷动床内0.2~2.0 s内的颗粒流动特性进行了分析。结果表明:数值模拟与实验结果相似度较高,Gidaspow模型床高与实验结果较接近,但该模型床高波动范围较大,而Syamlal-O’Brien模型相对较为接近实验结果;2种曳力模型下model B比model A的死区范围小,采用model B流动性更强;随着时间的推移,床高会出现一个极值点,在此点前后床高波动较大, model B的床高极值点比model A的高,且Syamlal-O’Brien模型比Gidaspow模型出现床高极值的时间点往后推移。