流化床輸運(yùn)床耦合反應(yīng)器氣固流動(dòng)特性研究.pdf

1、氣固流態(tài)化已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保、能源等領(lǐng)域，并且隨著高新技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。然而，傳統(tǒng)的氣固反應(yīng)器中，固體物料的停留時(shí)間和外循環(huán)流率往往無(wú)法兼顧。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了一種新型的流化床輸運(yùn)床耦合反應(yīng)器，該反應(yīng)器將鼓泡流化床和輸運(yùn)床有機(jī)結(jié)合，既具有鼓泡流化床顆粒停留時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有輸運(yùn)床顆粒循環(huán)流率大的特點(diǎn)。同時(shí)，該反應(yīng)器通過(guò)調(diào)節(jié)操作氣速就可以對(duì)顆粒循環(huán)流率和停留時(shí)間進(jìn)行有效的控制。
　　本文自行設(shè)計(jì)并搭建

2、了流化床輸運(yùn)床耦合反應(yīng)器冷態(tài)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，研究了中心風(fēng)管位置、中心風(fēng)管與提升管管徑比(d/D)、流化風(fēng)速(u1)、中心風(fēng)速(u2)、顆粒粒徑以及靜止床高等因素對(duì)顆粒循環(huán)流率(Gs)的影響。結(jié)果表明:在本文實(shí)驗(yàn)條件下，中心風(fēng)管的位置對(duì)Gs有一定的影響但并不十分顯著;中心風(fēng)量恒定時(shí)，當(dāng)給定中心風(fēng)量小于25 m3/h時(shí)，Gs隨著d/D的增加迅速降低，中心風(fēng)量大于35 m3/h時(shí)，Gs幾乎不隨d/D改變;中心風(fēng)速恒定時(shí)，Gs隨著d/D的增加顯著增大;

3、操作氣速、顆粒粒徑和靜止床高對(duì)Gs有較大的影響，當(dāng)d/D小于等于0.47時(shí)，Gs先隨著中心風(fēng)速或流化風(fēng)速的增加而增加，隨后增幅趨于緩慢;當(dāng)d/D大于等于0.55時(shí)，Gs幾乎不隨中心風(fēng)速的增加而改變，但是隨著流化風(fēng)速的增加而增加;Gs隨顆粒平均粒徑的增大而減小，隨靜止床高的增加而顯著增加。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸，得到Gs的計(jì)算關(guān)聯(lián)式，計(jì)算值的平均相對(duì)誤差為-4.37％，可以較好地預(yù)測(cè)Gs。
　　為進(jìn)一步研究耦合反應(yīng)器內(nèi)氣固流動(dòng)特性，本文還

4、基于FLUENT軟件對(duì)耦合反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。從殘差曲線收斂、氣固相質(zhì)量流率守恒、網(wǎng)格無(wú)關(guān)性以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比等角度對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。模擬結(jié)果表明:中心風(fēng)管出口與提升管入口間的床層截面上，顆粒固含率沿徑向主要呈先增加后減小的趨勢(shì)，顆粒和氣體的軸向速度在該區(qū)域沿徑向均呈中心區(qū)大、邊壁區(qū)小規(guī)律分布，并且在提升管邊壁有竄氣現(xiàn)象;提升管內(nèi)顆粒固含率呈中心區(qū)小邊壁、區(qū)大的環(huán)核型分布，而顆粒與氣體的軸向速度均呈中心區(qū)大、邊壁區(qū)小的規(guī)