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化学反应工程与工艺 2008年第5期24卷 433-439页

作者：董淑芹司崇殿曹长青郭庆杰青岛科技大学化工学院清洁化工过程山东省重点实验室山东青岛266042

在内径0.14 m,高1.6 m 的气固流化床中,以空气和流化催化裂化颗粒为气相和固相,采用PV-6A 型光纤测速仪和 U 形管压差计分别测定三种不同开孔率分布板时的颗粒浓度分布和分布板压降,同时应用流体力学软件 Fluent 6.2分别对三种不同开孔... 详细信息

在内径0.14 m,高1.6 m 的气固流化床中,以空气和流化催化裂化颗粒为气相和固相,采用PV-6A 型光纤测速仪和 U 形管压差计分别测定三种不同开孔率分布板时的颗粒浓度分布和分布板压降,同时应用流体力学软件 Fluent 6.2分别对三种不同开孔率分布板压降,径向固含率分布进行了模拟计算,模拟结果与实验值吻合较好。研究结果显示,分布板压降随开孔率的增大而减小,分布板开孔率大于0.86%后对压降影响较小;径向固含率波动随开孔率的增大而增大,开孔率0.46%的分布板径向固含率分布曲线波动最小,气固分布最均匀。

关键词：气固流化床分布板开孔率计算流体力学

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鼓泡流化床风室及分布板区域流动特性的数值模拟

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化学反应工程与工艺 2012年第4期28卷 294-299页

作者：郑磊刘建坤李晓伟王贵路李明鹤张大雷辽宁省能源研究所辽宁营口115003

采用计算流体力学(CFD)软件对采用切向进风和垂直进风情况下不同开孔率气体分布板的鼓泡流化床流态化特性进行研究,模拟风室及分布板区域的气体流动轨迹及其速度分布变化。结果表明:气体在切向进风形式下接近层流运动的上升状态,与垂直... 详细信息

采用计算流体力学(CFD)软件对采用切向进风和垂直进风情况下不同开孔率气体分布板的鼓泡流化床流态化特性进行研究,模拟风室及分布板区域的气体流动轨迹及其速度分布变化。结果表明:气体在切向进风形式下接近层流运动的上升状态,与垂直进风形式所产生的无序湍流上升状态相比,垂直进风形式下气体速度在空间分布更加均匀,受边界条件影响所导致的风室内局部风速过高情况较少;分布板开孔率在0.15%～1.0%变化时,随开孔率增大,气体压降逐渐减小,气体均匀性逐渐稳定;气体分布板开孔率为0.5%时,气体分布均匀性和分布板压降较合理。

关键词：鼓泡流化床气体流动特性分布板开孔率数值模拟

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细粒级人造金红石流态化行为的模拟

细粒级人造金红石流态化行为的模拟

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作者：李波昆明理工大学

学位级别：硕士

流态化技术是化学工程领域的一种重要的技术。气固流化床具有高效的传质和传热效率、床层温度分布均匀、反应容易控制、生产能力大、应用范围广等特点。气固两相流之间存在强烈的非线性和耦合性,其流体力学性质相当复杂。在流化床的机... 详细信息

流态化技术是化学工程领域的一种重要的技术。气固流化床具有高效的传质和传热效率、床层温度分布均匀、反应容易控制、生产能力大、应用范围广等特点。气固两相流之间存在强烈的非线性和耦合性,其流体力学性质相当复杂。在流化床的机理方面,还存在许多模糊之处,有待人们继续的探究。本文以攀枝花生产的细粒级人造金红石为原料,利用欧拉模型进行模拟。在20mm宽和80mm高的二维流化床中,模拟了细粒级人造金红石在几个不同表观气速下的流体动力学特性。在u=0.004m/s时,呈现均匀的散式膨胀;当u=0.005m/s时,出现鼓泡现象,为聚式流态化,但气泡内固含率较高;提高表观速度至0.02m/s,床内空隙率增大。验证了欧拉模型的可靠性。在1m/s至40m/s的气速范围内,研究了在两种开孔尺寸下的单孔射流形态,再现了单孔射流的发展过程。结果表明：初始气泡当量直径、气泡上升速度、射流深度随操作气速的提高、开孔尺寸增大而增大;而初始气泡的频率随射流气速提高、开孔尺寸增大略有减小;仅当静床高较小时,才会对射流的形态产生影响。对双射流模拟结果显示：双射流可以分为孤立射流、过渡射流和相互作用射流;随着气速的提高和开孔间距的减小,射流作用强烈,当尾涡具有足够的相互吸引力时,射流发生合并。在三孔、四孔射流、不同开孔尺寸和气速下的模拟结果表明：在低气速下,气泡射流可以在分布板上方很短的距离内形成大量的气泡交互区域;而在高气速下,射流之间作用强烈,可以获得较好的湍流效果;不等速射流之间,由于尾涡卷吸力不同,气速较大的射流对气速较小的射流有吸引作用。根据细粒级人造金红石粒特性,利用稳定性压降原理计算了几种分布板开孔率,并对常用的几种分布板进行了压降与速度的模拟验证。可以为分布板设计提供一些参考：用于细粒级人造金红石流态化的气体分布板应采取高压降、低开孔率的分布板;锐孔速度取决于表观气速和开孔率;在高压降的条件下,等开孔尺寸的分布板的锐孔速度相当;采用边缘开孔率高、中心开孔率低的措施,可以在一定程度上消除边避效应。

关键词：细粒级人造金红石流态化特性射流分布板开孔率

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狭缝分布板可变开孔面积对D类颗粒的流化特性研究

狭缝分布板可变开孔面积对D类颗粒的流化特性研究

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作者：张照德天津科技大学

学位级别：硕士

流态化技术易于实现连续化、自动化操作,有着床层温度均匀,传热传质效率高等优点,目前广泛应用于化工、冶金、能源、材料、环境等领域。在流化颗粒中D类颗粒粒径最大,在流化过程中更容易发生非正常流化现象,操作难以稳定。气固流化床中... 详细信息

流态化技术易于实现连续化、自动化操作,有着床层温度均匀,传热传质效率高等优点,目前广泛应用于化工、冶金、能源、材料、环境等领域。在流化颗粒中D类颗粒粒径最大,在流化过程中更容易发生非正常流化现象,操作难以稳定。气固流化床中可安装气体分布板以稳定流化过程,在目前的研究中气体分布板鲜有针对D类颗粒进行设计,且分布板结构固定,无法实现分布板开孔率的动态调节。为了使气体分布板更好地均匀布风,并可以根据实际流化需要,在流化过程中实现自动调节,能够在流化干燥中达到更高的干燥效率,本文对狭缝分布板可变开孔面积对D类颗粒的流化特性进行了研究,并研发分布板开孔率自调节系统。在固定床阶段发现:随分布板开孔率的提高,最小流化速度先减小后增大,而床层压降先增大后减小,在开孔率取9.96%时物料最小流化速度最低、压降最高。基于固定床压降在不同气速及分布板开孔率下的变化规律,针对D类颗粒进行了Ergun方程的修正。在冷态流化实验中发现:随气速的增加,床层膨胀比随气速增大先不变后增大,床层压降基本保持不变、随开孔率变化,床层膨胀比与床层压降先上升后下降,开孔率为9.96%时床层膨胀比及床层压降最高,可以认为此时流化效果较好,物料颗粒更容易被流化。通过波动分析发现随着气速上升主频能量上升,随气体分布板开孔率上升主频能量下降,在高开孔率下的频域分布更宽。在冷态流化实验的基础上加入管式干燥器进行流化干燥实验,结果表明:在干基含水率大于1.15 kg/kg(d.b.)时,开孔率为11.4%分布板下干燥速率最高。当含水率小于1.15 kg/kg(d.b.)时,开孔率为8.55%时干燥速率最高。床层压降与物料干基含水率随干燥时间变化趋势相似。将流化过程中床层压降及分布板开孔率对流化物料干基含水率进行回归拟合,得到了回归拟合方程。基于上述研究开发分布板开孔率自调节系统,采用修正Ergun方程对流态化启动进行判断,使流化床始终处于流化状态下。应用干基含水率拟合方程实时计算物料干基含水率,由流化干燥实验结论调整分布板间距进而控制其开孔率,保证较高的干燥效率。开发人机交互界面,可在上位机监控系统运行情况,调节运行系统参数。

关键词：狭缝式分布板分布板开孔率流态化压降自调节控制

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气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟

气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟

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作者：董淑芹青岛科技大学

学位级别：硕士

近代固体流态化技术在工程中作为一种重要的流―固相间物理操作技术被广泛采用。流化床是典型的流态化多相流操作技术。由于多相流行为是一个典型的混沌过程和非线性过程,对各种床内参数,如压力脉动值、局部相含率、颗粒速度、颗粒温度... 详细信息

近代固体流态化技术在工程中作为一种重要的流―固相间物理操作技术被广泛采用。流化床是典型的流态化多相流操作技术。由于多相流行为是一个典型的混沌过程和非线性过程,对各种床内参数,如压力脉动值、局部相含率、颗粒速度、颗粒温度、气泡尺寸等动态变化过程的剖析,可以获得更深层次的信息。近年来兴起的计算流体力学(CFD)方法,具有方便的测定实验中不易测得的数据、优化实验设备、修正及验证理论模型、降低实验费用等优点,引起了许多研究者的兴趣。本文采用流体力学模拟软件FLIUENT 6.2,结合本实验室测量数据,首先优化气固流化床分布板开孔率,然后采用最佳开孔率分布板,测量气―固流化床内局部固体浓度、床层压降等参数,并与模拟值进行比较。根据结果比较,修正及验证数值模型,获得最佳普适性和可靠性强的数值模型。第一,采用实验与模拟相结合的方法,研究三种不同分布板开孔率(φ=0.46,0.86,1.10%)对分布板压降、局部固体浓度、气泡尺寸、床层压降等参数的影响,确定最佳开孔率。研究结果表明,随开孔率的增大,分布板压降和分布板附近形成气泡尺寸减小,颗粒流化质量降低。开孔率对平均床层压降影响较小,但对床层压力波动影响较大。根据对各参数的综合研究,确定最佳开孔率为0.46%。第二,为减小计算误差,通过研究几何模型、网格数量、最小时间步长、颗粒碰撞恢复系数等因素对计算结果的影响,确定最佳计算参数。根据表观气速对流化状态的影响,确定模拟气速大于0.04 m·s。在以上参数条件下,研究Syamlal-O’Brien、Gidaspow和Wen and Yu三种曳力模型对流化状态的影响。根据三种曳力模型对固体浓度分布和气、固速度等参数的影响,本文选用Syamlal-O’Brien曳力模型,并根据实验数据对曳力模型进行了修正,减小计算偏差。第三,研究声场流化床内流体动力学行为。在修正曳力模型基础上,根据声场对颗粒速度和固体动量方程的影响,建立气―固流化床声学模型。将声学模型编程后导入FLUENT软件,考察声压级对局部固体浓度、气泡特征、压力波动、颗粒速度、颗粒温度等参数的影响。将模拟值与实验测量数据进行比较,验证了模型的可靠性。研究结果表明,在一定误差范围内,计算值与实验数据吻合较好,可以正确反映声场流化床的流体动力学行为。但部分模拟结果与文献数据有一定的差别,说明本文建立的声学模型有待于进一步的修正和研究。

关键词：分布板开孔率数值模拟曳力模型声场流化床声学模型

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