基于单颗粒示踪法内循环流化床颗粒混合的研究
[Abstract]:The inner circulating fluidized bed (Internally circulating fluidized bed, ICFB) consists of two interconnected fluidized beds with different fluidized wind speeds. The two beds are separated by compartments or central tubes with circulating openings. The bed material forms regular internal circulation between the two beds through the circulation opening on the separator or central tube and the area above the bed. The inner circulating fluidized bed not only has the advantages of fast heat and mass transfer, but also can effectively organize and control the macroscopic movement of particles in the bed and the residence time in different regions, so that the reaction can be controlled by stages. Internal circulating fluidized bed has been widely used in industry because of its special flow structure and outstanding advantages. Particle mixing is one of the most important research topics in fluidized bed, which is related to the distribution of heat in bed and the effect of gas-solid reaction. For the inner circulating fluidized bed, particle mixing includes two aspects: transverse and longitudinal particle mixing in one side bed and macroscopic particle mixing between two sides bed, that is, internal circulation. In this paper, the movement of tracer particles in the bed is tracked by means of fluorescent large particle tracing and image processing. The motion characteristics of the particles are analyzed, including the movement trajectory, velocity distribution field, velocity statistical distribution, residence time and cycle time, etc. The mixing characteristics of particles in the inner circulating bed are revealed qualitatively. When the fluidization velocity of high speed bed is higher than 4 times of initial fluidization velocity, there is an obvious dead zone in low speed bed, mainly near the partition area and below the circulation opening. The velocity distribution probability of particles is greatly affected by fluidized wind speed, and the characteristics of velocity distribution probability of particle transverse and longitudinal are significantly different. The particle velocity in the low velocity bed is mainly 0-0.2 m / s, while the high velocity bed is distributed in the 0~0.8m/s region. In the low velocity bed, the longitudinal velocity of particles is more than 50% in the negative region, showing downward motion. The size of the circulating flow rate in the particle directly affects the heat transfer mass transfer and reaction efficiency in the reactor so the research on it has been paid more and more attention. In this paper, the particle flow rate at the circulation port is directly tracked and estimated. In order to be easy to measure, the 40mmm diversion tube is installed at the circulation port. The effects of the design parameters such as the size of circulation port, the particle size of bed material, the velocity of fluidization in low speed bed, the velocity of fluidization in high speed bed and the height of static bed on the circulating flow rate are investigated experimentally. The prediction correlation between circulating flow rate and each parameter is also put forward. It is found that the pressure difference is the main driving force of particle flow from low velocity bed to high speed bed. The increase of static bed height, fluidization wind speed and pore opening area is beneficial to the increase of circulating flow rate in particles, and the circulation rate mainly changes in the 10~60Kg m ~ (-2) s ~ (-1) region. However, with the increase of particle size of bed material (Agna B and D particles), the flow resistance at the circulation mouth increases, which is not conducive to the particle flow at the orifice. In addition, the hydrodynamic model of circulating flow in particles is established and the internal circulation flow rate is calculated under the condition of given the design parameters such as the geometric size of bed body, the characteristics of bed material, and the operating parameters such as fluidization velocity of two beds and so on. Compared with the existing experimental data, the validity of the model is verified. Finally, the influence of various parameters on internal circulation is studied by using the model, and the operating range of fluidized wind speed and bed material is given.
【学位授予单位】:东南大学
【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:2319823
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