HYDRODYNAMICS AND AXIAL MIXING OF LIQUIDSOLID SYSTEM IN OPEN TURBINE ROTATING DISC CONTACTOR

The open turbine rotating disc contactor (OTRDC) has been installed simply by adding three narrow strips to the lower surface of each rotating disc in the rotating disc contactor (RDC), so it can be used for the system with high solid particle content. Hydrodynamics and axial mixing have been investigated in a 0.152m diameter OTRDC of different compartment height for the system of tap water and quartz particles. A model has been developed to describe the flow of liquid and solid phases. The solid phase holdup can be calculated satisfactorily according to the model equations. Axial mixing data have been treated by the backflow model and the correlations for predicting backflow ratios of liquid and solid phases in OTRDC have been presented.

内构件对于提升管中颗粒混合行为的影响

对加设了钝体式内构件的提升管内颗粒的轴径向混合行为进行了研究。研究结果表明 ,内构件的存在并不能明显减少提升管内颗粒的轴向返混 ,这与提升管内稳定的微观两相结构密切相关 ,但颗粒的径向混合能力却可大大加强 ,而且在越高的气速和固含条件下 ,这种加强作用越明显。其原因是内构件的存在加强了边壁区颗粒的脉动 ,有利于破坏提升管边壁区的颗粒浓环 ,促进颗粒的径向交换与混合。

流化床轴径向混合特性的数值研究

结合离散单元法模拟,引入Ashton混合指数动态跟踪流化床内物料混合进程。颗粒速度分布和气固流动特性分析显示,内部颗粒循环尺度是影响床内混合方式的重要因素。气泡以轴向上升运动为主,加之颗粒自重作用,床内颗粒循环贯穿整个床层高度,颗粒能够实现快速整体混合,轴向具有明显的对流混合特征;另一方面,气泡径向运动彼此约束,内部颗粒循环径向呈现区域化分布,不同区域间的颗粒横向运动受到抑制,以扩散混合为主;相同条件下,轴向混合速度是径向混合速度的3.5倍。模拟所得混合时间尺度与颗粒速度在量值上与相关文献试验结果具有良好的一致性。

FCC提升管内粒径分布对颗粒混合行为的影响

采用磷光颗粒示踪技术对一种宽筛分颗粒 (粒径小于 2 0 μm细颗粒的体积分数为 2 4 5 % )与一种常规的催化裂化催化剂的轴径向混合行为进行了对比研究。与常规颗粒相比 ,宽筛分颗粒体系的轴向返混略有减弱 ,而其径向混合能力大大降低 ,这与宽筛分颗粒体系中细颗粒的团聚有很大关系。在FCC提升管中 ,催化剂中细颗粒含量增加 ,必将减弱颗粒的径向混合能力进而降低径向上的传质、传热能力 ,对反应极为不利。粒径分布对于提升管反应器非常重要 ,应引起足够的重视。

流化床密相区颗粒扩散系数的CFD数值预测

应用离散颗粒模型直观获得颗粒运动情况,并从单个颗粒和气泡作用的角度分析颗粒运动和混合,证实气泡在床层中上升、在床层表面爆破以及气泡上升引起的乳化相下沉运动对颗粒混合起关键作用。应用基于颗粒动理学的双流体模型系统地对床宽分别为0.2、0.4、0.8m的二维流化床在鼓泡区和湍动区的气固两相流动行为进行数值模拟。受离散颗粒模型启发,在双流体模型计算结果基础上,引入理想示踪粒子技术计算床内平均颗粒扩散系数。计算结果表明,颗粒横向扩散系数(Dx)总体上随流化风速增大而增大,但受床体尺寸影响较大;颗粒轴向扩散系数随流化风速增大而增大,受床体尺寸影响较弱。文献报道的密相区颗粒横向扩散系数分布在10-4～10-1m2.s-1数量级。本文提出的计算方法在数量级上与文献实验结果吻合,表明在大尺寸流化床且高流化风速下,颗粒横向扩散系数远大于小尺寸鼓泡流化床,为不同研究者实验结果的分歧提供了理论依据,也为预测大型流化床内颗粒扩散速率提供了放大策略。

提升管与流化床耦合反应器内固含率的轴向分布

针对催化裂化汽油辅助反应器改质降烯烃工艺,结合提升管与流化床的特点,建立了一套提升管与流化床耦合反应器大型冷态实验装置。在不同操作条件下,采用多点压力密度仪测定了提升管内轴向压力梯度及截面平均固含率沿轴向的分布规律。结果表明,提升管内固含率的轴向分布呈上下两端大、中间小的C型分布特征,颗粒在提升管内沿轴向的运动可分为颗粒加速区、充分发展区和颗粒约束返混区;提升管内截面平均固含率随颗粒循环强度的增大而增大,随表观气速的增大而减小;提升管出口的流化床内颗粒静床高度只对颗粒约束返混区固含率有影响,而对颗粒约束返混区长度及颗粒约束返混区以下区域固含率影响较小。利用实验数据回归出了提升管内截面平均固含率的轴向分布及颗粒约束返混区最大颗粒返混比的经验模型,其计算值与实验值吻合较好。

逆向气体射流对下行床颗粒混合的影响

下行床入口结构的研究一直被人们所重视。今在内径为0.192m的下行床中颗粒达到均匀分布的部位,沿床四周均布了三个45度方向逆流场气体射流入口,在此处设立气体入口可以使颗粒分散与气固快速接触不再同时进行。采用磷光颗粒示踪技术对下行床有逆流场射流气体存在时颗粒的轴径向混合行为进行了研究。这种逆流场射流气体对下行床颗粒的轴向混合行为无明显影响,在各操作条件下下行床内颗粒均能以接近平推流的方式运动;但该射流气体可以大大加强颗粒的径向混合,有利于气固接触,在下行床颗粒径向混合越差的操作条件下,射流气体对颗粒径向混合的影响效果越明显。下行床的这种入口结构具有良好的应用前景。

双颗粒提升管中细颗粒的混合行为研究(Ⅰ)──轴向混合行为

利用磷光颗粒示踪技术对双颗粒提升管中细颗粒的轴向混合行为进行了研究测得反映细颗粒轴向扩散的停留时间分布曲线呈双峰分布，这表明细颗粒存在两种类型的扩散形式：弥散颗粒扩散和颗粒团扩散本文提出的一维两组分扩散模型可较好地描述停留时间分布曲线的双峰分布.实验结果表明细颗粒的两种轴向混合行为有较大的差别。

石油焦燃烧器环流混合段内床层的轴向密度分布

采用气-固环流反应器与输送床烧焦管相结合的结构形式,建立了一套适应石油焦或气化余焦燃烧要求的大型冷态实验装置.在不同操作条件下,采用差压变送器测定了环流混合段内环区及外环区内床层轴向压力梯度及密度的分布规律.结果表明,内环床层密度分布可分为底部密相区和上部湍流扩散区;内环颗粒循环强度对底部密相区的密度分布影响较小,只对导流筒上部湍流扩散区有影响;随着内环表观气速的增大,整个内环床层密度均降低.外环床层密度分布与内环的表观气速、颗粒循环强度和外环床层密相料位高度有关.利用实验数据回归出了内环和外环轴向颗粒密度分布的经验模型,其计算值与实验值吻合较好.

回转干馏炉内油页岩与固体热载体颗粒轴向混合特性实验

搭建回转干馏炉冷态实验装置,通过改变干馏炉内部抄板形式、填充率、出口挡板内径、倾角和转速等因素,实验研究干馏炉油页岩和固体热载体的轴向混合度,而后采用正交试验直观分析法分析实验数据,得到了油页岩和固体热载体轴向混合度影响顺序是抄板形式、倾角、转速、填充率、出口挡板直径,最优组合工况(直角抄板,填充率为50%,出口挡板内径为100 mm,倾角为3.24°,转速为7.7 r/min)。

开式涡轮转盘塔用于液-液-固系时的固相滞留率及轴向混合

用石英砂-水(连续相)-煤油(分散相)系,在直径0.152m的开式涡轮转盘塔中进行了实验,证明该塔用于含固量较高的液-液-固系是可行的。研究了转速、隔室高度、定环开孔直径和各相表观流速对固相滞留率及轴向混合的影响,给出了固相滞留率及返流此的关联式。

考虑侧向土压力影响的水泥土搅拌桩设计

水泥土搅拌桩是就地将软土和水泥搅拌在一起的一种加固地基，在地下处于三向受压状态。针对水泥土搅拌桩设计中存在简化受力情况的问题，在分析桩体侧向土压力和水泥土三向受压强度的基础上，提出了考虑侧向土压力影响的水泥土搅拌桩设计方法。工程实例计算表明，应用该方法进行设计，可达到节约水泥、降低工程造价的目的。

墙柱截面特征及轴压比对RC框架和剪力墙抗侧性能影响非线性仿真分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法,经对一个三跨4层RC框架-剪力墙模型模拟分析并与其试验结果对比验证之后,分别对方形和矩形柱RC框架、3种洞口类型RC剪力墙以及3种轴压比下的RC框架和剪力墙抗侧性能进行了模拟分析,得出方形柱RC框架侧移刚度退化速率较慢,剪力墙侧移刚度退化速率随洞口的减小而加快;RC框架和剪力墙前期侧移刚度随轴压比增大而提高,而其侧移刚度退化速率又随轴压比增大而加快,且轴压比越大侧移刚度退化系数极限值越低等结论。