方形氣固流化床中局部顆粒速度實(shí)驗(yàn)研究

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1、第!"卷第"期四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)!自然科學(xué)版"=',>!"?;'>"!#$%年$!月&'()*+,'-./01(+*2*/34)5/67'-.0/4*0489*:/*44)/*:!;+6()+,.0/4*049!#$%文章編號(hào)!!"#$%!&'(")*!$#*"%**'"%*&,-.!!*/$("(01/2334/!"#$%!&'(/)*!$/*"/*!*方形氣固流化床中局部顆粒速度實(shí)驗(yàn)研究曾濤#劉少北#柳忠彬#林海波!過(guò)程裝備與控制工程四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室"四川自貢"Y%####99摘9要!對(duì)gVV顆粒在截面尺寸為%"FII的方形流化床中研

2、究了局部顆粒速度分布的基本行為%實(shí)驗(yàn)利用光纖探針測(cè)試了三個(gè)不同軸向高度的顆粒速度分布和靜止床層高度對(duì)顆粒速度分布的影響%結(jié)果表明'截面局部顆粒速度隨表觀(guān)氣速F的增大同步增加#顆粒速度沿截面分布不均勻%在截面中)心區(qū)#局部顆粒速度隨F增加而增加#上行顆粒速度增加更為顯著%在邊壁區(qū)#低氣速時(shí)上$下行局部)顆粒速度隨F增加而增加且增幅相近&高氣速下局部顆粒速度表現(xiàn)出顯著的波動(dòng)過(guò)程%靜床高度增)加#對(duì)上行顆粒速度影響明顯#但隨著氣速增加影響減弱%關(guān)鍵詞!gVV顆粒&方形流化床&顆粒速度中圖分類(lèi)號(hào)!DB!!Y>$&DR#!$>$文獻(xiàn)標(biāo)志碼!P&KA"'很大$許多研究者通過(guò)

3、對(duì)顆粒(空穴或氣泡速度的引言測(cè)試"驗(yàn)證流體力學(xué)性能并建模"但這些研究大多集中流態(tài)化技術(shù)從引入現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)開(kāi)始"在煤化工和&Y'在鼓泡流化床和循環(huán)流化床$流態(tài)化工作者在研究石油的催化裂化等方面產(chǎn)生了舉足輕重的作用"并引發(fā)流態(tài)化的局部流動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)"往往對(duì)局部顆粒濃度的分了在許多物理和化學(xué)加工的工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用流態(tài)化技布(床層空隙率(空穴尺寸(上升氣速和床層膨脹等進(jìn)行術(shù)&$'$氣固流化床由于具有較好的傳質(zhì)和傳熱的優(yōu)點(diǎn)"&HAG'&$#A$$'研究"也有研究生物質(zhì)材料(出口結(jié)構(gòu)等循環(huán)流廣泛地應(yīng)用于燃燒(氣化(催化裂化和氧化鋁的煅燒等化床中顆粒速度的影響"但對(duì)湍動(dòng)流化床局部顆

4、粒速度&!A%'過(guò)程工業(yè)中$的分布研究不多"尤其是本實(shí)驗(yàn)采用的%"FIIo湍動(dòng)流態(tài)化作為一種傳統(tǒng)流態(tài)化"其總體研究工作%"FII尺寸規(guī)模的方形湍動(dòng)流化床中顆粒速度的系統(tǒng)遠(yuǎn)不如鼓泡流態(tài)化(快速流態(tài)化那樣深入廣泛"目前尚實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究尚未見(jiàn)報(bào)道$本文對(duì)床層中局部顆粒速無(wú)有效(統(tǒng)一的模型來(lái)定量描述其動(dòng)力學(xué)行為$但是湍度的分布進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試"研究了在方形氣固流化床中動(dòng)流化床作為一種傳統(tǒng)流化床"已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種過(guò)局部顆粒速度沿截面的分布行為"表觀(guān)速度和靜床高度程工業(yè)"特別是應(yīng)用于化工和冶金過(guò)程中$例如gVV的對(duì)局部顆粒速度的影響"為湍動(dòng)流化床的工業(yè)應(yīng)用和設(shè)&Y'再生(氯化

5、(無(wú)催化劑的流化床反應(yīng)器(顆粒干燥等$計(jì)提供了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)$流化床內(nèi)的局部顆粒速度是表征氣固流態(tài)化體系$實(shí)驗(yàn)裝置和參數(shù)測(cè)量流體力學(xué)行為的重要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)"對(duì)流化床內(nèi)局部流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)性能起到?jīng)Q定性作用"并與顆粒在床層的停留!:!實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)間直接相關(guān)"特別是對(duì)床層內(nèi)的傳熱和傳質(zhì)性能影響氣固流化床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖$所示$方形截面尺寸收稿日期!!#$%A#FA!%基金項(xiàng)目!四川省教育廳重大培育項(xiàng)目!#HEE#$G"作者簡(jiǎn)介!曾濤!$G"HA"#女#四川富順人#教授#博士#主要從事流態(tài)化技術(shù)方面的研究#!9AI+/,"T/*

6、????曾濤等'方形氣固流化床中局部顆粒速度實(shí)驗(yàn)研究YH為%"FII"高度為!#%HII$設(shè)備材料為低碳鋼"在下部流化段相對(duì)的兩表面用有機(jī)玻璃設(shè)置了!K#IIoY##II的視窗"便于實(shí)驗(yàn)時(shí)的觀(guān)察$圖)床層截面中心區(qū)與邊壁區(qū)顆粒速度隨表觀(guān)氣速的變化"K*/(6%K*/&"6##整個(gè)截面而言"F對(duì)上行顆粒速度的影響比對(duì)下行顆粒:平均速度的影響更大$值得注意的是"在截面中心處!X8Ge##"可以觀(guān)察到顆粒向上的平均速度有三個(gè)變化階段-第一階段-圖!湍動(dòng)流化床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fp#>%Ik5時(shí)"顆粒向上平均速度略有增大%第二階:!:)實(shí)驗(yàn)條件及測(cè)試方法段-#>%Ik5

7、pF)p#>GIk5時(shí)"顆粒向上平均速度隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的固體顆粒為gVV"氣體為常溫空氣"表觀(guān)氣速的增大而增大%而當(dāng)F#>GIk5后"顆粒向:表觀(guān)氣速設(shè)置為-#>#!Z$>!Ik5$局部顆粒速度由光纖上平均速度基本又達(dá)到平穩(wěn)$這個(gè)結(jié)果與文獻(xiàn)&$!'的探頭測(cè)試"速度探頭兩光纖之間的距離為#>!FKII"采圖Y和圖K中局部顆粒濃度在同樣操作條件下的變化集時(shí)顆粒平行于光纖束排列方向運(yùn)動(dòng)時(shí)"將產(chǎn)生兩路波規(guī)律是一致的$速度值無(wú)多大變化時(shí)"顆粒濃度值變化形相似(而在時(shí)間上有一定延遲的反射信號(hào)$對(duì)兩路信也不大"而當(dāng)向上的顆粒速度隨F增大時(shí)"對(duì)應(yīng)的顆粒:號(hào)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算"求出

8、延遲時(shí)間!"即可由'e@