气固流化床固体浓度分布的冷模研究.
流化床化学反应器的气固两相模型计算与结果讨论
反应器看作是各组分在气泡相与密相之间进行物
质能量传递 的模型。其 中， 又可 以分为气泡相和 密相流体均为柱塞流的 Ｐ —Ｐ 模 型和气泡相为 Ｆ Ｆ
柱塞 流 、 相为全 混 流的 Ｐ 密 Ｆ—Ｍ模 型 。本 文 将 对
气泡相与密相传 质的特征时间 ，
流态化气 体通过气泡相的流量分率 ａ ：
‘ ＝０ ｃ ＝ｃ ＝ｃ． ｚ ，址 ＾
大。
由式 （ ） 以得 出 ： ８可
ｆ
＝ 一ＤＩ （ ａ ｂ ￣）
ｌ
＝ｅ， （ 面 一 ｋ ． Ｆ ￣ ｅ
）
（ ９ ）
囤 ３ ｄ ．． ／蛐 ～Ｄ ＝０ １ ｃ Ｃ ａ的关 系曲线
把（） ９ 式代人（） ３式并整理得到近似解：
文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ４ ０３ （ｏ ２ ０ — ５ — ３ ０ — ９５ ２０ ）＇ ０２ ０ ０ ２
１ ２
中围分 类号 ： Ｔ ５ Ｑ ０２ ５
１ 前
言
Ｍ 是气泡相与密相的传质准数 ： Ｍ＝
（ ５ ）
流化床化学反应器的两相模型将流化床化学
式 ：一泡床 的均 留间 ： 中 气在 内平停时 ＾ ： 南
， ： … ｃ
归 一化 处理得 ：
ｆ ｝｝＝ （， ）ＣＣ） 。 一 ｃｃ 一￣ａ） － ！ （ （ｌ ； ，．
出Ｅ气体 Ａ组分的质量平衡方程 ： ｌ
＾ ｃ 删 ＝ Ｙ ｕ ） Ｉ ［ — （ — ）ｃ ｕ Ａ （一 ｃ ＋Ａ ｕ Ｙ ｕ Ｉ ］
张华 丽 ，谢 洪 勇
（ 大连理工大学 ． 辽宁 大连 １６ １） １ ２ ０
摘
要 ： 针 对流化床化学反应器的 Ｐ —Ｐ 两 相模 型 ， Ｆ Ｆ 采用 四阶龙格 一库塔算法 ， 就一 级反 应对气
基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究
基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究基于Fluent软件的流化床的气固两相流模型研究1. 引言气固两相流是指气体和固体颗粒同时存在且相互作用的流体系统，其广泛应用于化工、能源、环境等领域。
其中，流化床是一种常见的气固两相流设备，其特点是颗粒床层的非均匀性和颗粒与气体之间的复杂相互作用。
为了更好地理解和优化流化床的性能，研究人员创造了各种流态模型，并利用计算流体力学（CFD）软件进行模拟和研究。
本文将介绍基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型进行的研究。
2. 模型建立基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型进行研究首先需要建立适当的数学模型。
在模型建立过程中，考虑到颗粒的二维流动特性，我们采用了欧拉-拉格朗日方法，即将流体相视为连续介质，颗粒相视为离散颗粒。
然后，我们引入了连续相动力学方程和离散相运动方程，以描述气固两相之间的相互作用。
其中，连续相动力学方程包括连续相速度、压力和密度的变化等，离散相运动方程则考虑了颗粒的运动速度和位置等。
3. 模型求解在建立气固两相流模型后，我们利用Fluent软件进行数值求解。
首先，根据实际流化床的几何尺寸和操作条件，对计算域进行网格划分，并设定边界条件。
然后，通过求解连续相动力学方程和离散相运动方程，我们可以获得气固两相流的速度场、浓度场以及压力场等结果。
通过对结果进行分析和比较，我们可以得到流化床内气固两相之间的相互作用规律。
4. 结果与讨论根据模型求解的结果，我们可以得到一系列流化床内气固两相流的特性参数，如颗粒床层的压降、气固两相的混合程度等。
通过对这些参数的分析，可以评估流化床的性能，进而优化流化床的设计和操作。
此外，还可以对流化床的内部流动特征进行研究，如颗粒的运动规律、颗粒间的碰撞等，以深入理解流化床的工作原理。
5. 研究的局限性与展望通过基于Fluent软件对流化床的气固两相流模型的研究，我们可以得到一定的研究结果和结论。
气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟的开题报告
气固流化床流动特性的实验研究与数值模拟的开题报告一、选题背景和意义气固流化床是一种重要的化工反应设备，具有大处理能力、高效、节能等优点，在化工、冶金、制药、食品等领域得到广泛应用。
气固流化床在反应器内部形成气固两相的流动，流体的运动方式、相互作用和流场的形态会影响反应速率和反应产物的选择性。
因此，研究气固流化床的流动特性对于提高反应器的性能和效率非常重要。
目前研究气固流化床的流动特性的方法主要有实验和数值模拟两种。
实验可以获得较为准确的流场和物理参数，但是费时费力成本高，且很难在反应现场进行。
数值模拟可以通过计算机计算快速得到流场的数值解，可以模拟不同的流动条件和反应器结构，预测气固流化床的运行情况，优化反应器的设计。
因此，开展气固流化床的实验研究和数值模拟研究具有十分重要的意义。
二、研究内容和方法本课题主要研究气固流化床的流动特性，通过实验和数值模拟相结合的方法，研究以下几个方面：1. 研究气固流化床的流态转换规律。
利用小型气固流化床实验装置，观察不同流态下气固两相的运动状态，并对流态转换的规律进行分析。
2. 研究气固流化床的流动特性。
通过实验测量不同床层高度、气体流速、颗粒直径等参数对流态的影响，研究气固流化床的动态特性、颗粒分布和床层压降等指标。
3. 基于数值计算，利用计算流体力学软件ANSYS Fluent建立气固流化床的数值模拟模型，分析流场结构和物理特性。
4. 通过比较实验和数值模拟结果，验证数值模拟的可靠性和准确性。
三、预期成果和意义通过本研究，可以深入了解气固流化床的流动特性和流态转换规律，对气固反应器的设计和优化提供可靠的理论和实验依据。
同时，本研究通过实验和数值模拟相结合的方式，验证数值模拟的可靠性和准确性，为气固流化床的研究提供了一种新的方法和途径。
四、研究计划和进度第一年：完成文献调研和理论研究，设计实验方案，搭建小型气固流化床实验装置，完成气固流态转换的实验研究；第二年：完成气固流化床的流动特性实验研究，开展数值模拟计算，建立气固流化床的数值模型，分析流场结构和物理特性，并进行计算机模拟；第三年：比较实验和数值模拟结果，验证数值模拟的可靠性和准确性；完成研究报告的撰写和论文的发表。
小型提升管气固两相流冷模实验及数值模拟研究的开题报告
小型提升管气固两相流冷模实验及数值模拟研究的开题报告题目：小型提升管气固两相流冷模实验及数值模拟研究的开题报告一、研究背景气固两相流作为一类典型复杂流体，其在多个工业领域中均有广泛应用，如化工、石油、食品、药品等。
小型提升管是一种广泛应用于化工、环保、采矿等方面的设备。
气固两相流经过小型提升管时，流态变化引起的压降以及气固两相流的相互作用等因素对生产过程产生了很大的影响。
因此，对小型提升管中气固两相流的流态和传热传质特性进行研究，具有极其重要的实际意义和科学价值。
二、研究内容和目标本研究旨在通过冷模实验与数值模拟相结合的方法，研究小型提升管中气固两相流的流态变化、流动特性、传热传质等方面的基本特性，为提高小型提升管的工作效率和性能提供理论支撑。
研究内容包括：1. 小型提升管冷模实验设计：通过对设备进行改进，设计小型提升管的冷模实验装置，并在实验中控制流体压力、流量、温度、浓度等参数。
2. 实验数据获取和分析：通过数字高速相机、红外线热像仪等仪器实时获取实验区域的图像和温度数据，采用Matlab等软件对数据进行处理和分析，获取气固两相流的流态和传热传质特性数据。
3. 气固两相流数值模拟：利用CFD软件基于VOF模型，建立小型提升管的数值模型，模拟不同工况下气固两相流的流态变化、流动特性、传热传质等。
研究目标包括：1. 研究小型提升管中气固两相流流态的变化规律、流动特性以及传热传质特性。
2. 比较实验和数值模拟的结果，并验证数值模拟的准确性和稳定性。
3. 通过优化小型提升管设计和工作参数，提高其工作效率和性能。
三、研究方法1. 冷模实验：通过设计冷模实验装置，采用数字高速相机、红外线热像仪等仪器实时获取实验区域的数据，获取气固两相流的流态和传热传质特性数据。
2. 数值模拟：利用CFD软件基于VOF模型，建立小型提升管的数值模型，模拟不同工况下气固两相流的流态变化、流动特性、传热传质等。
3. 数据处理与分析：采用Matlab等软件对实验和数值模拟数据进行处理、分析和比较，得出小型提升管中气固两相流的流态变化、流动特性、传热传质特性等数据。
方形气固密相床中局部颗粒浓度分布的实验研究
关键 词：气固流化床 ：方形 ；颗粒 浓度；局部流型 中图分类 号：Ｔ ２ ． ；Ｔ ０ １ １ Ｑ０ １ １ Ｑ ５ ． ３ 文献标 识码 ：Ａ
Ｅｘ ｒ ｍ ｅ ａ ｔ ｄｙ ｏ ｃ ｌ ｌｄ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌ ｕ ｆＬｏ ａ ｉ Ｓ Ｓｏ
Ｃｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｒｂ ｔｏ ｑ ａ ｅＧａ — ｏ ｉ ｕ ｄ ｚ ｄ Ｂｅ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ Ｄｉｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｉ ａ Ｓ ｕ ｒ ｓＳ ｌ Ｆｌ ｉ ｉ ｅ ｄ ｎ ｄ
３ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ， ｎ ｅｓ ｆ ｓ ｒ ｔｒ ， ｏ ｄ ｎ Ｃ ｎｄ Ａ ５ ９ ． ｅ ａ ｍｅｔ ｆ ｅ ｃ ｇｎ ｒ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｔｎ Ｏｎ ｉ Ｌ ｎ ｏ ， ａａ ａ ｔ Ｃ ａＥ ｅ ｎ ｖ ｉ ｙ Ｗｅ ｅ ａｏ Ｎ６ ） Ｂ
摘 要 ： ３ ８ ｍＸ３ ８ ／ 在 ６ ｍ ６ ｌ ｉ ｎ方形气固流化床 中采用 Ｆ Ｃ颗粒研究 了局部颗粒不同
高度床层截面 上的局部颗粒浓度 分布。结果表 明：局部颗粒 浓度在床层中心最小 ，向外 逐渐 增加 ，边壁处颗粒浓度 急 剧增加 到最大 ；表观气速 （ 较低时 ，床 层截面 内不 同方 向上颗粒浓度分布 的差 异较大 ；随表 观气 速增大 ，床层截 面 内不同方 向上 的颗粒 浓度分布规律趋 于一致。局部流动 结构 的转变首先发生于床层 中心 ，然后 再向边壁逐渐扩展 。颗 粒浓度 概率密度分布 曲线（Ｄ ） Ｐ Ｄ 表明在湍动流态化下稳定的两相流动结构 已被打破 。
气固流化床静电分布的理论及实验研究的开题报告
气固流化床静电分布的理论及实验研究的开题报告一、研究背景和意义气固流化床技术是一种重要的物料传递和化学反应过程的装置，广泛应用于化工、冶金、环保等领域。
气固流化床静电分布问题是流化床气固相互作用的重要研究领域，静电问题的存在可能导致流化床系统的破坏和危害操作人员的健康。
对气固流化床静电分布进行研究，可以帮助我们深入了解气固流化床中的物质运动规律、静电场的形成机理以及其影响因素，为设计和操作气固流化床提供理论参考和技术支持，同时也有助于解决气固流化床中静电问题所带来的危害和隐患。
二、研究内容和方法本研究旨在探究气固流化床静电分布的理论和实验研究，具体研究内容包括：1. 气固流化床静电场的形成机理和分布规律研究。
2. 影响气固流化床静电分布的因素分析及实验验证。
3. 建立气固流化床静电分布的数学模型并进行模拟。
本研究将采用实验和理论相结合的研究方法，通过气固流化床静电场分布实验，探讨气固流化床静电分布规律和影响因素；通过数学模型建立和分析，揭示气固流化床静电场形成机理及其影响因素，进一步提出改善措施并验证模型可靠性。
三、研究进度计划本研究计划分为以下阶段进行：1. 研究前期（1个月），主要进行文献调研和初步实验设计。
2. 实验阶段（6个月），主要进行实验研究和数据处理分析。
3. 模型建立与验证（3个月），主要进行数学模型建立、模型验证和结果分析、评价。
4. 论文写作（2个月），主要进行论文撰写和修改。
四、预期结果通过本研究，预期达到以下研究成果：1. 揭示气固流化床静电分布的机理及其影响因素。
2. 建立气固流化床静电分布的数学模型并进行模拟，验证其正确性和有效性。
3. 提出改善气固流化床静电分布问题的方法和措施。
4. 发表学术性论文或期刊，将研究成果向学术圈内进行推广。
五、参考文献1. 钟祥伟. 气固流化床中颗粒带电特性及静电场分布研究[D]. 北京: 中国矿业大学，2016.2. 曾栋, 刘洋, 张立平. 流化床技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.3. 张增军, 张景岩, 王振华. 流化床热工[M]. 北京: 科学出版社, 2010.4. Sabine Du, et al. Electrostatic charging of fluidized particles. Powder Technology, 2019, 345: 211-226.。
内循环流化床气固流动数值模拟与试验研究
内循环流化床气固流动数值模拟与试验研究内循环流化床在城市固体废弃物焚烧领域具有独特的优势。
本文采用离散单元法(DEM)数值模拟与台架试验相结合的方法,系统研究了流化床内的气体、颗粒流动特性。
基于对颗粒相的离散处理,本文利用气固速度场、颗粒加速度场、压力场、压力波动等特征信息量化分析了流化过程机理。
可视化观测、物料分层及其停留时间分布等试验研究则是正确认知流化现象、检验数学模型合理与否的第一手段、合理实施工业应用的依据。
本课题研究主要包括:流化过程的CCD (Charge Couple Device)可视化观测与DEM数值预报;气体通过床层的流动行为与流量分配、颗粒的微观运动特征;非均匀布风内循环流化床内气泡运动的可视化分析、颗粒流动规律及其动态混合过程的定量评价、物料换热过程的数值模拟;多组分内循环流化床内的分层现象与停留时间分布的试验研究。
采用CCD可视化试验详细验证了DEM模拟结果。
对比分析显示,数值模拟成功预报了气泡的形成、分离、长大、爆炸等过程。
颗粒受力分析表明:在扩散气流曳力和压力梯度力作用下,射流点处颗粒被外推,初始气泡空穴形成,并且逐步长大。
随着时间的推进,底部颗粒所受压力梯度力方向逐渐由向外扩张转变为向里收缩,颗粒涌入空穴底部;空穴最终以气泡的形式脱离布风板进入床层。
模拟所得气泡周期与试验结果十分接近。
压力信号频谱快速傅立叶变换(FFT)分析发现,入口射流速度越快,气泡的产生和通过频率也越高;高射流风速下,高频小幅波动也有所增加。
DEM计算过程中,空隙率直接依赖于当地颗粒密度,尾迹的有无则随气泡的进展而变。
因此,模拟所得气泡周围压力分布与文献试验结果更为一致:气泡上下两端等压线并不对称,并且内部存在一定的压力梯度。
气相速度场直观表明,气泡为低阻空间,具有短路效应,气泡相和乳化相之间存在强烈的气体交换。
DEM模拟直观描述了气泡内外的流线特征;流线基本与等压线呈垂直交叉分布,合理反映了流体选择最小阻力途径行进的本质特征;气体流线整体排布较为规则,床内气体表现为层流流动。
浓相高密度气固流化床动力学特性模拟研究
ｆ ｍ ｏｈｒ ｕｅ ｈｍ ｓｙｉ ｕｔ ：ｈ ｈｒｄｎｉ ｆ ｏ ｄｐａｅ（ ． ｒ ｔｅｓ ｓｄｉ ｃｅ ｉ ｒ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｄ ｒ ｉ ｅ ｅｓｙｏ ｓｌ ｈｓ ４ ０—５ ０ ／ｍ３ ，ｌ ｅ ｏｏｉ ０ ３— ． ｙ ｇ ｔ ｉ ． ｇ ｃ ） ｏ ｒｐｒｓｙ（ ． ０ ｗ ｔ ４ ）ｌｗ ｒ ｅ ｃｔ ｏ ｓ ｈ ｓ（ ．５— ．０ ／ ） ｈ ｙ ａ ｉ ｃ ａａｔ ｉｉｓ ｒ ｓ ｕａｅ ｓ ｇｗ —ｆ ｉ ｍ ｄ ２ ； ｅ ｌ ｉ ｆ ａ ａｅ ０ １ ０ ３ ｍ ｓ ．Ｔ ｅｄｎ ｍ ｃ ｈｒｃｅ ｓ ｃ ａｅ ｉ ｌ ｄｕｉ ｏ ｌ ｄ ｏ－ ｏ ｖｏ ｙ ｇ ｐ ｒｔ ｍ ｔ ｎｔ ｕ ｅ（ Ｆ ，ｈｃ ｅｉ ｄｆ ｍ ｔｅｑ ａｉ ｎ ｍ ｎｕ ｏｓｒａｖ ｗ Ｔ ｅｄｒ ａｉ ｆ ｉ ｒｔ ａｏ ｑ ａ ｌＴ Ｍ） ｗ ｉ ｉ ｄｒ ｅ ｏ ｕｌｙａｄｍｏ ｅｔｍ ｃｎｅ ｔ ｅｌ ｓ． ｈ ｅｉ ｔ ｎｏ ｄｓ ｅｉ ｔ ｎｅｕ — ｈｓ ｖ ｒ ｈ ｔ ｖｉ ａ ｖ ｏ ｃ ｚｉ
（． １ 江苏工业学院¨ 算机系 ， 江苏 常州 ２３ １ ；．１ 国矿业大学化工学 院 ， １０ ６ ２ ｝ ｌ 江苏 徐州 ２ １０ ） ２ ０ ８ 摘要： 固流化床 内部运动状态和流体力学特性是研究者普遍关心的问题。浓相高密气 固流 化床就有不 同于一般化学工业 气 流化床的特点 ： 固相 介质密度高 （ ． — ．ｇ ｅ ， 隙率小 （ ． ～ ．２ ， 甘 ４ ０ ５ ０ ／ｒ ） 空 ａ ０ ３ ０ ４ ） 气十 速度小 （ ．５ ０ ３ ｍ ｓ 。使 用基于物质 、 ０ １ — ．０ ／ ） 质量守恒定律建 ＿ ｒ 双流体模型对气 固流化床动力学特性进行 ｌ模拟研究 。在二维直 角坐标系 中用控 制容积 差分法离散 ｒ 方程 。 在气相表观速度为 ０ １７ ／ 条件下 ， 并 ．５ ｍ ｓ 基于 ０ １ａ ． ￣ ． ｃ ０ １Ｉ ｎ的交错 网格 ， 求解 ｒ 间长度 为 １２秒的固体介质流动状 时 ． 态。计算结果表 ¨ ： 』 固相的流动形态为 中心上升边界 ｒ 的趋势 。该结果与试验结果符合 的很好 。 】 降 关键 词： 数值模拟 ； 固两相流 ； 气 双流体模型
气固流化床反应器颗粒运动规律研究及计算流体力学模拟
气固流化床反应器颗粒运动规律研究及计算流体力学模拟结合我国“贫油、少气、多煤”的化石能源结构以及社会、经济、生态可持续发展的要求,应着力发展利用率高、环境污染小的新一代煤化工技术。
作为煤化工关键技术的费托合成煤制油和煤经甲醇制烯烃技术均大量使用了流化床反应器。
气、固流态化涉及到复杂的流动结构,其动态难以尽察;再加之应用范围扩大、装置大型化、过程强化等原因,使已有的流态化知识略显匮乏,仍需要大量深入的研究工作,以完善、优化反应器的设计和控制。
本文针对湍动流化床、循环流化床提升管、环形汽提器中的颗粒运动规律进行了大量的实验研究,并建立了计算流体力学(CFD)模型,对湍动流化床中的固体浓度、颗粒速度等进行仿真模拟。
建立了高4.8 m、内径0.15 m的湍动床大型冷模装置。
利用光纤浓度探针(PC6M)和激光多普勒测速仪(LDV)分别对床层中的固体浓度和颗粒速度进行测量。
研究表明:固体浓度呈现上稀、下浓的轴向分布和中心稀、壁面浓的径向分布。
增大表观气速或静床高,径向浓度梯度变大。
颗粒沿轴向先加速后减速,静床高越高,加速区间越长。
颗粒整体下行的环形边壁层沿床层高度逐渐变窄。
随着表观气速、静床高的增大或粒径的减小,中心高、边壁低的颗粒速度径向分布更为陡峭,环形边壁层增厚。
根据操作条件、颗粒尺寸以及测量位置的影响,建立用于预测气、固湍动床无因次边壁层厚的经验关联式,其计算值与测定值相吻合。
利用PC6M和PV6D对循环流化床提升管中不同颗粒(Glass beads I,Glass beads II,White fused alumina和SAPO-34)的固体浓度和颗粒速度进行测量。
研究了表观气速、固体循环率、颗粒物性以及轴、径向测量位置对固体浓度和颗粒运动速度的影响。
截面平均固体浓度呈现上稀、下浓的轴向分布以及中心稀、壁面浓的径向分布。
增大固体循环率、颗粒粒径、颗粒密度或减小表观气速,固体浓度升高,轴向发展愈趋缓慢,径向浓度梯度增大。
流化床气固两相流数值模拟及实验研究
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第２３卷第ｌ期２００９年２月高校化学工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓＮｏ．１、，ｂＩ．２３Ｆｅｂ．２００９文章编号：１００３－９０１５（２００９）０１－００４５－０６基于枝条形分布器的气固流化床固体浓度分布的冷模研究蔡进１，李涛１，孙启文２，应卫勇１，房鼎业１（１．华东理工大学化学工程联合国家重点实验室大型工业反应器工程教育部工程中心，上海２００２３７；２．上海兖矿能源科技研发有限公司，上海２０１２０３）摘要：实验在内径Ｏ．２８４ｍ、高度６．０００ｈｉｍ的气固流化床冷模装置中进行，采用ＰＣ６Ｄ型光纤粉体浓度测试仪来检测固体浓度。
实验系统由有机玻璃简体、气体分布器、气体缓冲罐、冷冻干燥机、流量计、光纤测试仪和旋风分离器组成。
使用开孔率均为０．５＇／０的枝条形气体分布器，以直径为１５４ｘ１０“一１８０×１０“ｍ、密度为２５５０ｋｇ・ｍ。
的砂子为固体颗粒，压缩空气为流化气体，在静床高为０．“１．５ｍ，表观气速为Ｏ．３～０．６ｍ・ｓ。
的情况下，考察了时均固体浓度在空间的分布。
实验结果表明，表观气速的增加会使密相区的固体浓度减小。
静床高较小（Ｏ．６ｍ和０．９ｍ）时，床层密相区的固体浓度的分布比较简单，随着径向位置的增加而增加，随着轴向位置的增加而减少。
静床高较大（１．２ｍ和１．５ｍ）时，床层密相区的固体浓度的分布比较复杂：径向仍然呈现中心稀边擘浓的规律；从轴向来看，整体上满足下浓上稀的分布，但是中问存在波动，床层高度Ｈ＝Ｏ．４＾Ｄ．８ｍ区域固含率的等值线近似为椭圆。
实验结果能够为工业流化床反应器优化设计提供基础数据。
关键词：固体浓度；气固流化床；分布器；静床高中国分类号：ＴＱ０５１．１３文献标识码：ＡＳｏｌｉｄＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎａＧａｓ－ｓｏｌｉｄＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄＢａｓｅｄｏｎａＢｒａｎｃｈｅｄＰｉｐｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒＣＡＩＪｉｎｌ，ＬＩＴａ０１，ＳＵＮＱｉ－ｗｅｎ２，ＹＩＮＧＷｅｉ．Ｙｏｎ９１，ＦＡＮＧＤｉｎｇ．Ｙｅｌ（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬａｒｇｅＳｃａｌｅＲｅａｃｔｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＹａｎｋｕａｎｇＥｎｅｒｇｙａＲ＆ＤＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｐｒｏｂｅｓａｓｇａｓ－ｓｏｌｉｄｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄＷａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃａｌａｎｄｅｔｅｃｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍＷａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｃｒｙｌｉｃｃｏｌｕｍｎｗｉｔｈａｂｒａｎｃｈｅｄｐｉｐｅｔｙｐｅｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ，ａｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍｓ，ａｆｒｅｅｚｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｉｘｔｕｒｅａ６＂ｙｅｒ，ａｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｂｅｓｅｒｉｅｓｏｆｃｙｃｌｏｎｅｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｔａｍｂｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｔｈｅａｉｒａｎｄｔｈｅｏｆｓａｎｄｓｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ（１５４－１８０）Ｘｌ旷ｍａｎｄａｖｅｒａｇｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆ２５５０ｋｇ・ｍ。
ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇｇａｓａｎｄｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇｐａｒｔｉｃｌｅｓｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓｏｆ０．３～０．６ｍ・ｓ～，ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｂｅｄｈｅｉｇｈｔｓｏｆＯ．６￣１．５ｍ。
ｔｈｅｅｆｆｅｃｔＳｏｆｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｉｎｉｔｉａｌｂｅｄｈｅｉｇｈｔｏｎｔｈｅｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓ仃ｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｒａｄｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｉｍｅ．ａｖｅｒａｇｅｄｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｅｎｓｅｐｈａｓｅａｒｅａｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｕｐｅｒｆｉｃｉａｌｇａｓｖｅｌｏｃｉｔｙ．ＷｈｅｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｂｅｄｈｅｉｇｈｔｉＳｓｍａｌｌ（０．６～０．９ｍ），ｔｈｅｔｉｍｅ－ａｖｅｒａｇｅｄｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓａｘｉａｌｌｙａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｒａｄｉｃａｌｌｙ；ｗｈｉｌｅｗｈｅｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｂｅｄｈｅｉｇｈｔｉｓｈｉｇｈｅｒ（１．２～１．５ｍ），ｔｈｅｔｉｍｅ—ａｖｅｒａｇｅｄｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｔｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｓｒａｄｉｃａｌｌｙａｎｄｉｎｔｈｅａｘｉａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｉＳａａｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｌｃａｄｓｔｈｅｅｑｕａｌｖａｌｕｅｌｉｎｅｓｏｆｔｈｅｔｉｍｅ．ａｖｅｒａｇｅｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｔｏｆｏｒｍｓｅｒｉｅｓｏｆｅｌｌｉｐｔｉｃｃｏｎｔｏｕｒｓｉｎｔｈｅａｘｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ０．４～０．８ｍａｎｄ收稿Ｅｌ期：２００７・ｌＩ－２９。
修订日期：２００８・０５－０７。
基金项目：博士点螫金资助工贞ｔｒ－Ｉ（２００５０２５１００６）。
作者简介ｔ椠进（１９８１－）．男，湖北天门人，华东理１＝大学博士生。
通讯联系人：应卫勇，Ｅ・ｍａｉｌ：ｗｙｉｎｇ＠ｅｃｕｓｔｅｄｕ．“万方数据高校化学工程学报ｃａｕｓｅｓ２００９年２月ｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｃｄａｔａｆｏｒｔｈｉｓａｒｅａｈａｓｈｉｇｈｅｒｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｐｐｅａｒｉｎｇｂｕｂｂｌｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｌｌｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｆｌｕｉｄｉｚｅｄｒｅａｃｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｇａｓ・ｓｏｌｉｄｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ；ｉｎｉｔｉａｌｂｅｄｈｅｉｇｈｔｌ前言自１９２６年Ｗｉｎｋｌｅｒ首次将流态化技术用于粉煤气化ｕｊ以来，气固流化床以其显著的优点引起了众多研究者的关注。
气固流化床广泛应用于颗粒混合、石油加工、冶金和矿物加工、环保、电子与光电工业、生物质转化、煤的燃烧和气化、Ｆ－Ｔ合成等方面。
气固流化床中固体浓度（或称固相体积分数＝ｌ－ｅ，８为空隙率）的分布反映了流化床中气固流动状况和接触状况，是两相间动量传递、热量传递、质量传递的最重要的参数之一。
测量流化床中局部固体浓度的方法通常有放射性元素测量技术，电容固体颗粒浓度测量技术，光纤颗粒浓度测量技术以及高速摄像技术等。
Ｔａｇｈｉｐｏｕｒ等【２】采用中国科学院提供的ＰＣＡ型光纤颗粒浓度测试仪对高１．０ｍ、宽Ｏ．２８ｍ、厚０．０２５ｍ的二维Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ床进行了研究。
Ｉｓｓａｎｇｙａ等【３】研究了高６．１ｍ、直径Ｏ．０７６ｍ的提升管中空隙率的径向变化。
Ｘｕ等【４】根据在高１１．Ｏｍ，直径０．０９ｍ的循环流化床提升管中的数据，发展了Ｚｈａｎｇ等【５１的关联式，对提升管中不同流动区域的径向空隙率分布进行了关联。
Ｇｕｎｇｏｒ等垆Ｊ对直径Ｏ．０５～０．４１８ｍ、床高５～１８ｍ的循环流化床中的流体力学实验数据进行了比较和数值模拟分析。
杨虎等【７１采用ＰＣ４Ａ型光纤颗粒测速仪在直径为０．０９ｍ的流化床中测定了不同颗粒在床层不同位置处及不同表观气速下的时间序列，并对空隙率波动信号的自由度数进行了研究。
张志攀等【８】在轴对称假设的条件下，将Ｘ光成像系统用于测量气固流化床的固体浓度分布，使用新型ｘ光探测器和改进后的回归算法对投射图像进行重构还原，得到了流化床中径向颗粒浓度分布。
Ｗｕ等【９】采用压力波动与ｘ光ＣＴ技术对不同直径（０．１固流化床中的时均固体浓度分布进行了测定并讨论了流化床的放大效应。
尽管研究者已经对固体浓度的分布作了大量的实验研究，提出了许多经验或半经验公式［４，１０，１１】。
但对气固流化床中的整体固体浓度分布进行定量描述的文献并不多见。
由于流化床中内部构件（含分布器）、流体运动以及颗粒物性的复杂性，各种条件下的固体浓度分布仍有进一步考虑的必要性。
本文对基于枝条形分布器的气固流化床中的固体浓度分布进行了实验研究，枝条形分布器采用中心对称结构，由正交的两根主管和多根支管组成，具有良好的气体分布效果。
ｍ、０．２ｍ、０．３ｍ）气２实验部分本文所建立的实验装置主要由供气系统、气固流化床实验设备系统、ＰＣ６Ｄ型颗粒浓度测量仪及计算机分析系统组成，如图ｌ所示。
冷模装置采用有机玻璃材料制作，整个装置外部用钢材料的支架支撑，高度６．０ｍ，内径为０．２８４ｍ，上部设有高度为０．７０ｍ，内径为０．４８４ｍ２图１实验系统Ｆｉｇ．１１．ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ的扩大段，底部设卸料口和分布器，距底部１．８０ｍ处设进料口。
本实验中使用开孔率为Ｏ．５％的枝条形分布器，为减少６．ｐｏｓｔ－ｆｉｌｔｅｒ７．ｖａｌｖｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ３．ｖａｌｖｅ４．ｐｒｅ－ｆｉｌｔｅｒ５．ｆｒｅｅｚｅｄｒｙｅｒ２．ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍ８ｒｏｔａｍａｔｅｒ９．ｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｕｇｅ１０．ｖａｌｖｅ１Ｉｄｉｓｔｒｔｂｕｔｏｒ１４．ｃｏｍｐｕｔｅｒ１２．ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇａｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｌａｔｅ１３．ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｐｒｏｂｅｓｙｓｔｅｍ１６．ｃｙｃｌｏｎｅ１７．ｇａｓｏｕｔｌｅｔ１５．ｍａｔｅｒｉａｌｉｎｌｅｔ分布器主管和支管上部的死区，使分布更均匀，设置了孔径２ｘｌＯ－３ｍ的喷嘴。
万方数据第２３巷第１期蔡进等：基于枝条形分布器的气固流化床固体浓度分布的冷模研究４７实验固体颗粒为砂子，粒度为１５４～１８０ｘ１０－６ＭａｔｅｒｉａｌｄＦ／ｍｍ¨嚣。
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