高密度循环流化床中气固两相流动结构的一维成像分析

本文利用新的测试方法即一维成像系统在较宽的操作条件下对高密度循环流化床中气固两相流动的瞬态结构进行了研究,得到大视场下快速床内两相流瞬时结构图像,并通过对图像进行统计和相关分析,得到了颗粒团在床内的特性参数:出现概率、径向大小,轴向渡越时间沿径向的分布及这些分布随床内操作参数的变化规律。研究结果表明,影响颗粒团特性参数的主要因素是局部时均颗粒浓度和操作气速。

运动颗粒团一维连续成像分析系统

本文开发了ＦＬＯＴＵ－Ｉ型多相流径向密度连续测量和成像系统，这一系统采用石英光纤传像束为传感器，通过微机Ｉ／Ｏ控制发光二极管顺序发光，Ａ／Ｄ高速数据采集对传感器进行高速扫描，实现了大视场下两相流的连续测量和成像过程，并将它用于观察分析循环流化床中气固两相流动行为，在内径为１８６ｍｍ的循环流化床内测得了颗粒团图像。

高固体流率循环流化床内气体-颗粒团聚物流动特性

采用Euler/Euler双流体模型、颗粒动理学方法模拟颗粒相流动,k-ε双方程模型模拟气相湍流流动,同时采用以颗粒团聚物直径为定性尺寸的气?固曳力计算方法,数值模拟高固体流率循环流化床内颗粒的湍动流化特性。计算结果表明,考虑颗粒团聚物影响的模型能准确地反映出床内颗粒湍动流化的宏观规律。颗粒间摩擦应力对固相应力贡献较小。模拟结果获得的空隙率和颗粒浓度分布与实验结果相吻合,同时,预测出颗粒团聚物的分布规律。

基于图像处理的循环流化床团聚物体积分数及其容积份额

为了获得循环流化床内颗粒团聚行为特性,利用高速摄像技术,以玻璃珠为床料,在提升管截面为100 mm×25 mm、高为3.2 m的矩形循环流化床试验台上获得不同操作条件下提升管内气固两相运动的连续图像.采用基于K-means算法的聚类方法对图像进行多阈值分割,实现对提升管内团聚物及其内部结构的自动识别,并进一步获得时均颗粒体积分数、团聚物体积分数、团聚核心体积分数、团聚物容积份额和团聚核心容积份额等特征参数及其与操作条件的变化关系.结果表明,团聚物内部存在体积分数梯度;当颗粒体积分数较大时,团聚物内部会形成一个致密的团聚核心,此时团聚物由团聚核心及其周围的团聚云两部分组成;当颗粒体积分数较小时,团聚物内部核心消失,团聚物内部体积分数梯度变小.

循环流化床提升管中团聚物的结构及发展过程

为了研究循环流化床提升管内颗粒团聚的形成与解体机理,采用高速摄像技术捕获了Geldart B类颗粒在循环流化床提升管内团聚物的形成、长大和解体的动态演化过程.利用图像处理技术获得不同操作条件下团聚物的形状、尺寸及其从形成到解体的发展过程.结果表明,在循环流化床复杂气流的作用下,不同空间位置上团聚物的形成情况不同,边壁区较中心区多,底部密相区较上部稀相区多;床内团聚物形态各异,大致可分为U形、倒U形、中心带状、贴壁条状、彗星形、致密球形、双核形等,其中彗星形、致密球形、双核形团聚物在运动过程中会相互转变;在提升管中心区多为向上运动的倒U形和彗星形团聚物,而在提升管边壁区多为向下运动的U形和贴壁条状团聚物,且团聚物存在横向迁移的现象.