双组份颗粒鼓泡流化床中气泡行为的研究

发布时间：2019-11-28 05:23

【摘要】：气固鼓泡流化床是一种重要的气固反应设备,具有相间接触面积大、热-质传递速度快、体系中的浓度和温度分布均匀等优点,在医药制造、食品加工、化工生产等领域应用广泛。气泡是气固鼓泡流化床中最重要的现象,影响着床层内的热-质传递和物料混合,了解气泡性质及变化规律对于优化流化床操作和设计具有重要意义。本工作在透明的有机玻璃二维流化床中进行,流化床宽度为200mm厚度为20mm高度为1500mm,所用流化颗粒为白云石和硅胶,流化气体为空气。采用高速摄像仪对流化床内的气泡进行照相,对获得的数字图像采用拉格朗日(LVT)算法进行处理,获得气泡的直径及速度等性质。图像处理程序在Matlab平台上开发,能够实现连续图像中运动目标的追踪及相关性质的提取。通过在流化过程中床层边壁取样的方式测定颗粒浓度,获得颗粒的混合/离析情况,同时采集了颗粒层不同高度处的压力值以探究双组份颗粒在流化过程中压力变化情况。实验结果发现双组份颗粒体系在流化过程中存在较为明显的两个速度转折点(Uif、Uff)。用颗粒混合指数对颗粒混合程度进行定量分析发现:颗粒混合过程中存在离析、部分混合和充分混合三个阶段,气泡行为受到颗粒的离析与混合的影响。颗粒离析时轻重组份间存在相界面,界面处存在小气泡的生成和原先大气泡的破碎,使得这一区域内气泡数目增加、气泡直径减小、气泡速度降低。颗粒混合充分相界面消失,重组份质量分数、粒径差异对气泡性质都会产生影响:重组份质量分数增大,气泡直径和上升速度减小;两种颗粒粒径差异增大,气泡直径减小。具有相同尺寸的气泡,重组份颗粒的增多会降低其上升速度。在实验数据的基础上,对双组份体系中的气泡直径、气泡速度进行了回归,得到了计算气泡直径和速度的经验公式。在回归过程中考虑了颗粒物性及混合状态的影响,对于不同颗粒混合阶段中的气泡直径分别采用不同形式的关联公式,以体现对应混合阶段所具有的特点,所得预测值与实验值实现了良好的契合。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.13

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本文编号：2566926