聲場高溫流化床流體力學(xué)特性及傳熱性能研究.pdf

1、聲場流態(tài)化技術(shù)作為一種強化氣固接觸、改善流化質(zhì)量的手段，越來越受到人們重視。但由于聲場高溫實驗裝置復(fù)雜以及流化床內(nèi)測試?yán)щy，目前對于聲場流態(tài)化的研究僅局限于冷態(tài)階段，缺乏對聲場高溫流化床流化特性及傳熱性能的研究。對此展開深入的理論和實驗研究，對于提高流化床傳熱及氣-固接觸效率等具有重要的實用價值和科學(xué)意義。
　　 本文采用對壓力脈動信號進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法，對FCC（催化裂化催化劑）顆粒、石英砂顆粒、SiO2顆粒和玻璃珠的聲場高溫

2、流體力學(xué)特性以及傳熱性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在內(nèi)徑50mm，高1000mm的鼓泡流化床中，采用壓力探針研究了FCC和SiO2顆粒的流體力學(xué)特性，考察了聲場強度和頻率對顆粒最小流化速度的影響。結(jié)果表明：聲場的引入可以顯著降低顆粒最小流化速度，聲波強度越大顆粒的最小流化速度越??；固定聲壓級改變聲波頻率，發(fā)現(xiàn)頻率在300Hz時顆粒最小流化速度最小。對不同聲場條件下最小流化速度進(jìn)行擬合，得到聲場流化床最小流化速度預(yù)測關(guān)聯(lián)式。在內(nèi)徑50mm、高100

3、0mm的聲場高溫鼓泡流化床中，考察了石英砂和SiO2顆粒的流體力學(xué)特性，分析了床層溫度、聲波頻率及聲壓級對聲場高溫流化床最小流化速度的影響。結(jié)果表明：引入聲場后，顆粒的最小流化速度隨著溫度的升高而下降；固定溫度及頻率，最小流化速度隨聲壓級的增大而減??；固定聲壓級與溫度，顆粒最小流化速度隨聲波頻率的增大先減小后增大，存在一個最佳頻率范圍。對床內(nèi)壓力波動信號分析，得出聲場影響高溫流化床流化質(zhì)量的判據(jù)：當(dāng)聲壓大于110dB、頻率在100～20

4、0HZ范圍內(nèi)時壓力波動偏差與最小流化速度值最小。以平均粒徑dp為1200μm玻璃珠、398μm石英砂和0.5μmSiO2顆粒為物料，考察聲場流化床傳熱性能。結(jié)果表明：聲場的引入可以明顯改善高溫流化床的傳熱特性，傳熱系數(shù)隨聲壓級、床層溫度增大而增大，顆粒粒徑越小傳熱系數(shù)越大。固定溫度及聲壓級，傳熱系數(shù)隨著頻率的增大先增大后減小，在一個最佳的頻率范圍內(nèi)傳熱系數(shù)達(dá)到最大值。固定聲壓級與聲波頻率，傳熱系數(shù)隨著床層溫度的升高明顯提高，小粒徑顆粒的