循环流化床气固流动过程三维电容层析成像研究

发布时间：2017-10-20 04:11

  本文关键词：循环流化床气固流动过程三维电容层析成像研究

  更多相关文章： 三维电容层析成像 双电极激励模式 循环流化床锅炉 气泡直径与速度测量

【摘要】：循环流化床锅炉在煤种适应性和污染物排放方面具有较大优势,而我国能源结构以煤为主,因此循环流化床锅炉在我国得到了大力发展。循环流化床的大型化可进一步发挥其优点,然而底部密相区的气固流动特性研究仍不够透彻,从而对其发展形成了制约。电容层析成像(ECT)技术是一种过程层析技术,基于电极对之间的电容变化来得到介电常数分布。相比其他过程层析技术,ECT技术具有无辐射、结构简单、成本低、成像速度快等优点,适合对循环流化床内的气固流动特性进行可视化测量研究。然而目前ECT技术多集中于二维(2D)的应用。相比于二维ECT只能获得断面的浓度分布数据,三维(3D) ECT技术可以获得空间区域内浓度、速度等分布信息,因此三维ECT技术得到越来越多的关注。三维ECT传感器因具有多个电极平面,结构较为复杂。为了利用三维ECT对循环流化床中的气固流动进行测量,需要对其进行深入研究。本文设计了具有三层电极的ECT传感器,并考虑了电极旋转对传感器性能的影响。针对传统的单电极激励模式,分析了同层相邻双电极激励模式和不同层双电极激励模式特性。针对上述三种激励方式和两种传感器模型,本文对六种组合模式进行了数值模拟和静态实验研究,对比了不同结构的三维ECT传感器的特性。同时搭建了小型循环流化床冷态实验台,将三维ECT传感器安装到提升管密相区以进行测量,研究在不同激励模式下循环流化床提升管底部密相区的气固流动特性。根据测量数据,本文对提升管密相区相关气泡直径和气泡上升速度进行了理论分析和实验研究。实验结果表明,三维ECT可以用来研究循环流化床密相区的气固流动特性,获取气泡运动过程,估计气泡直径。
【关键词】：三维电容层析成像 双电极激励模式 循环流化床锅炉 气泡直径与速度测量
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229.66
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 本课题国内外研究现状12-21
• 1.2.1 三维ECT基本原理12-13
• 1.2.2 ECT重构算法13-14
• 1.2.3 三维ECT技术发展及ECT技术在循环流化床中的应用14-21
• 1.3 本文研究内容21-23
• 第2章 三维ECT模拟研究23-35
• 2.1 ECT模型23
• 2.2 多电极激励模式23-24
• 2.3 流型设置24-25
• 2.4 模拟结果25-34
• 2.4.1 电容值分析25-29
• 2.4.2 敏感场分析29-30
• 2.4.3 重构图像30-32
• 2.4.4 噪声分析32-34
• 2.5 结论34-35
• 第3章 三维ECT静态实验研究35-41
• 3.1 实验设置35
• 3.2 ECT测量系统35-36
• 3.3 实验结果36-39
• 3.3.1 电容值分析36-38
• 3.3.2 重构图像38-39
• 3.4 结论39-41
• 第4章 三维ECT动态实验研究41-63
• 4.1 循环流化床冷态实验台及实验条件41-45
• 4.1.1 循环流化床冷态实验台及测量装置41-44
• 4.1.2 实验物料44-45
• 4.1.3 工况设置45
• 4.2 实验结果45-60
• 4.2.1 信噪比分析45-46
• 4.2.2 气泡图像分析46-49
• 4.2.3 气泡直径分析49-53
• 4.2.4 气泡速度分析53-59
• 4.2.5 浓度变化分析59-60
• 4.2.6 压力信号变化分析60
• 4.3 结论60-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 主要结论63
• 5.2 创新点63
• 5.3 工作展望63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文71-73
• 攻读硕士学位期间参与的科研课题73-75
• 致谢75

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本文编号：1065156