流化床輸運床耦合反應(yīng)器氣固流動特性研究.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)域越來越廣泛。然而，傳統(tǒng)的氣固反應(yīng)器中，固體物料的停留時間和外循環(huán)流率往往無法兼顧。針對此問題，本文提出了一種新型的流化床輸運床耦合反應(yīng)器，該反應(yīng)器將鼓泡流化床和輸運床有機結(jié)合，既具有鼓泡流化床顆粒停留時間長的優(yōu)點，又具有輸運床顆粒循環(huán)流率大的特點。同時，該反應(yīng)器通過調(diào)節(jié)操作氣速就可以對顆粒循環(huán)流率和停留時間進行有效的控制。
　　本文自行設(shè)計并搭建

2、了流化床輸運床耦合反應(yīng)器冷態(tài)實驗臺，研究了中心風管位置、中心風管與提升管管徑比(d/D)、流化風速(u1)、中心風速(u2)、顆粒粒徑以及靜止床高等因素對顆粒循環(huán)流率(Gs)的影響。結(jié)果表明:在本文實驗條件下，中心風管的位置對Gs有一定的影響但并不十分顯著;中心風量恒定時，當給定中心風量小于25 m3/h時，Gs隨著d/D的增加迅速降低，中心風量大于35 m3/h時，Gs幾乎不隨d/D改變;中心風速恒定時，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Gs有較大的影響，當d/D小于等于0.47時，Gs先隨著中心風速或流化風速的增加而增加，隨后增幅趨于緩慢;當d/D大于等于0.55時，Gs幾乎不隨中心風速的增加而改變，但是隨著流化風速的增加而增加;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。通過試驗數(shù)據(jù)回歸，得到Gs的計算關(guān)聯(lián)式，計算值的平均相對誤差為-4.37％，可以較好地預測Gs。
　　為進一步研究耦合反應(yīng)器內(nèi)氣固流動特性，本文還

4、基于FLUENT軟件對耦合反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動進行了數(shù)值模擬。從殘差曲線收斂、氣固相質(zhì)量流率守恒、網(wǎng)格無關(guān)性以及實驗數(shù)據(jù)對比等角度對模擬結(jié)果進行驗證。模擬結(jié)果表明:中心風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，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)