振动流化床宽筛分颗粒分层特性研究文献综述

 2022-10-23 10:19:42
  1. 文献综述(或调研报告):

振动流化床对宽筛分颗粒分层特性研究具有非常重要的实际意义,在工业上应用非常广泛,宽筛分颗粒分层是研究电力、化工、冶金、制药等过程的理论基础。随着流体力学和计算机科学的发展,在过去几十年中,科学家们已经广泛研究了流化床中的分离。 已经发表了许多关于偏析机制(渗透,颗粒温度梯度,气泡等)的研究。

北京科技大学张小辉,刘柏谦,赵立合在《流化床密相区内宽筛分颗粒气固流动研究》中,在以欧拉法质量守恒方程、动量守恒方程的基础上,应用湍流和颗粒流动力学理论,对工业流化床矿石焙烧炉建立了宽筛分颗粒气固流动数学模型,进行数值模拟,并对模拟结果与现场实际测量结果、实验结果对比分析。提出床层由静止启动到平稳运行过程大约需要时间6s,其间依次床层膨胀、气泡的生成和破碎、颗粒的扬析等流化床典型现象;不同粒径颗粒在相同流化风速下出现明显分层,小于0.2 mm 的颗粒明显上升,易从溢流口排除, 这为焙烧炉化学反应提供了良好的条件,空隙率出现了两个拐点(h=0.5 m;h=1.8 m);并由模拟过程分析了压力波动情况,大波动主要是颗粒团回落引起,并且波动频率在 1 Hz 左右,同时模拟出了密相区内颗粒流的环流和边界流。

荷兰埃因霍温技术大学L Boer,K.A., Buist ,N.G. ,Deen,J.T.,Padding.J.A.M. Kuipers在《气体流化床中细长颗粒定向和分解现象的研究》中,使用有相等容量和密度但是不同形状的粒子,主要研究由粒子形状不同导致的分解现象。提出对于质量相等的球形和圆柱形颗粒的混合物,在非鼓泡流动状态下会发生偏析。在低流动速度(最小流化速度的1.2-1.5倍)下,流化床是可移动的,颗粒可以自由移动,在此可观察到隔离发生。如果速度增加到鼓泡状态(速度超过最小流化速度的1.7倍),由于气泡引起的混合,偏析减少。 除了偏析现象之外,可观察到棒状颗粒可以形成有组织的结构,其尺寸可以扩展到几个颗粒长度(例如通道)。在鼓泡状态下,未观察到分离现象,气泡诱导的混合导致固体循环,使床充分混合。 在床的中心有净固体上升流,棒状颗粒没有强烈的优先取向; 而在床壁附近有一个净固体下降流,此处可观察到颗粒取向与流动方向的强烈对齐。并认为此项工作的结果可以作为处理非球形颗粒流动的数值模型基准。

科罗拉多大学Gustavo G. Joseph, Joseacute; Leboreiro, Christine M. Hrenya, Andrea R. Stevens在《鼓泡气流床中的偏析剖面实验》[3]中,探究了三种系统类型:尺寸偏析,密度偏析和尺寸/密度组合偏析。研究了玻璃和聚苯乙烯混合物在不同气体速度,射流浓度,颗粒密度比和床纵横比组合下的状态。提出对于尺寸,密度两者不同的颗粒的混合物,对于尺寸偏析系统,在床周边发现更高浓度的射流,床循环模式的结果为壁附近沉积射流并且由于气泡输送而使其从中心消耗。对于尺寸和密度组合偏析系统,与给定轴向水平的周边相比,在床中心发现更高浓度的射流。

华北电力大学阎维平,李皓宇,吴威,王春波在《宽筛分颗粒高压热态最小流化

速度的实验研究》中,探究温度对最小流化速度的影响随床料的种类的不同而有明显的差别。提出在温度不变的情况下,最小流化速度随压力的增加而减小;在压力不变的情况下,温度对最小流化速度的影响随床料的种类和平均粒径的不同而有明显的差别。对正确反映各种扰动对炉内燃烧、换热等的影响及参数变化过程具有重要意义。

上海交通大学田子平,都志莉,王飞,吴雨菲,蒋德华在《宽筛分煤粒在循环流化床内应用的特性》中,探究宽筛分煤粒中的细粉部分和大顺位部分在流化床内的运动特性和着火燃烧不同的表现 。从空气动力特性和燃烧特性两方面进行了初步理论探讨 ,提出,对于小粒径的煤粒 , 挥发分区域中的挥发分与颗粒的混合非常迅速 , 挥发分的燃烧是以扩散火焰的形式进行的 ,会形成卷流状连续扩散火焰。表明0.2-0.5mm范围的煤粒是逸离炉膛造成机械不完全燃烧损失的主要组分 , 提高分离器对该组分的分级分离效率 , 使之多次参与循环 , 是很重要和有实际意义的。

以上各种提法,都对该课题研究具有非常大的帮助,对于振动流化床宽筛分颗粒在不同流速不同形状下引起的分层特性研究具有十分重要的指导意义。

参考文献:

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