声（电）
发布时间：2021-01-08 00:19
超细颗粒在流化床内极易发生团聚,导致部分颗粒以沟流形式存在,使流化质量下降,超细颗粒的利用效率大大降低。为了强化传质和传热过程,本文通过实验研究与模拟计算相结合,研究了声（电场）-机械振动耦合物理场对强化气固流化床超细颗粒流动特性的影响规律。首先研究了声场对气-固流化床超细颗粒流动特性和次级颗粒团聚体特性的影响。实验采用空气和c类Pcaco3型超细碳酸钙颗粒为气固流化介质,声压级90-150 dB,声波频率30-8000 Hz。研究结果显示,无沟流现象均匀自由鼓泡的气-固流化条件随着超细颗粒加入量增加,当声压级一定时,声波频率范围减小；在保证均匀流化的频率范围内,次级团聚体粒径与声波频率的关系曲线不是单调变化趋势,最小次级团聚体粒径对应的最大响应频率大约为120 Hz,最大响应频率与床层内声压级和颗粒加入量无关。在通过分析声场对流化超细颗粒的作用原理,建立了气固两相流动模型和声场-流场耦合模型。为了进一步研究声场作用对超细颗粒形成大尺寸团聚体和次级团聚体从大尺寸团聚体上分离的影响规律,分析流化床中气流引起的动力学应力和颗粒团聚体粘性力,建立了团聚体／次级团聚体振荡模型,并采用实验数据对...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
2捕获的紧迫性"> 1.1.1 CO2捕获的紧迫性
2捕获技术"> 1.1.2 CO2捕获技术
1.2 流化床概述
1.2.1 流化床原理和优点
1.2.1.1 流化床原理
1.2.1.2 流化床优点
1.2.2 Geldart颗粒分类法
1.2.3 流化状态判别
1.2.4 流化床测试技术
1.2.4.1 颗粒性质测量方法
1.2.4.2 流化床中各种流体力学特性的测量与分析
1.3 声场流化床超细颗粒流动特性的研究
1.3.1 化工过程强化技术
1.3.2 声场对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.3.3 声场流化床数值模拟的研究
1.4 电场流化床超细颗粒流动特性的研究
1.4.1 电场对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.4.2 电场流化床数值模拟的研究
1.5 声场（电场）-振动流化床超细颗粒流动特性的研究
1.5.1 声场-振动耦合对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.5.2 电场-振动耦合对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.6 研究内容及创新点
1.6.1 研究内容
1.6.2 创新点
2 声场对气-固流化床超细颗粒流动特性影响的研究
2.1 引言
2.2 数学模型建立
2.2.1 声场-流场耦合模型建立
2.2.1.1 曳力模型
2.2.1.2 动量方程
2.2.1.3 能量方程
2.2.2 团聚体/次级团聚体振荡模型建立
2.3 几何模型和边界条件
2.3.1 几何模型
2.3.2 边界条件
2.4 数值方法
2.5 实验装置与流程
2.5.1 声场流化床实验装置
2.5.2 声波发生系统
2.5.3 声波测试系统
2.5.4 实验条件
2.6 声场对团聚体/次级团聚体尺寸的影响
2.6.1 声场对气固流化床超细颗粒流化特性的影响
2.6.2 声场对次级团聚体特性的影响
2.6.3 实验值与理论值的比较
2.7 声场作用下气固两相流动数值模拟
2.7.1 声压级对瞬时局部固含率的影响
2.7.2 声能与床层流型和床层轴向高度的关系
2.7.3 声压级对最小流化速度的影响
2.7.4 声压级对超细颗粒温度的影响
2.7.5 实验值与模拟值比较
2.8 本章小结
3 电场对气-固流化床超细颗粒流动特性影响的研究
3.1 引言
3.2 数学模型
3.2.1 颗粒运动方程
3.2.2 流体力方程
3.2.3 接触力方程
3.2.4 粘性力方程
3.2.5 气固两相CFD模型
3.2.6 外加电场静电模型
3.3 Fluent求解过程
3.4 计算参数和边界条件
3.5 静电模型验证
3.5.1 耦合求解外加电场验证
3.5.2 解耦求解外加电场验证
3.6 实验装置及条件
3.6.1 实验装置
3.6.2 实验条件
3.7 结果与讨论
3.7.1 并流电场模式操作参数对颗粒体积分率的影响
3.7.1.1 电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.1.2 电场振荡频率对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.1.3 表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.2 交互电场模式操作参数对颗粒体积分率的影响
3.7.2.1 不同电场振荡频率下表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.2.2 不同表观气速下电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3 变电场模式操作参数对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3.1 不同表观气速下电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3.2 电场振荡频率和强度一定时表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.8 电场作用下气固两相流动数值模拟
3.8.1 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒流化行为的影响
3.8.2 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒运动行为的影响
3.8.3 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒间力的影响
3.8.4 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒温度分布的影响
3.8.5 实验值与理论值比较
3.9 本章小结
3.9.1 电场流化床实验研究结论
3.9.2 电场流化床模拟研究结论
4 声（电）场-机械振动耦合对气固流化床超细颗粒流动特性的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 声场-机械振动流化床实验装置与流程
4.2.2 电场-机械振动流化床实验装置与流程
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 声场-机械振动流化床实验结果
4.3.1.1 声场-机械振动对床层压力降和最小流化速度的影响
4.3.1.2 声压级和机械振动强度对最小流化速度和团聚体尺寸的影响
4.3.2 电场-机械振动流化床实验结果
4.3.2.1 无电场-机械振动时床层膨胀的研究
4.3.2.2 机械振动对床层膨胀的影响
4.3.2.3 水平电场对床层膨胀的影响
4.3.2.4 电场-机械振动对床层膨胀的影响
4.4 本章小结
4.4.1 声场-机械振动流化床的研究结论
4.4.2 电场-机械振动流化床的研究结论
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相循环流化床反应器氨法吸收CO2的可行性分析[J]. 胡康涛,刘静豪,杨海瑞,雷秀坚. 中国电力. 2013(11)
[2]基于双流化床反应器循环捕集CO2的数值计算[J]. 周建军,屈紫懿,胡慧莉. 能源与环境. 2013(02)
[3]外加电场下气固流化床的数值模拟[J]. 朱子川,孙婧元,黄正梁,王靖岱,阳永荣. 化工学报. 2013(02)
[4]颗粒的双极带电与气固流化床中的静电分布[J]. 王芳,徐怡,于恒修,王靖岱,阳永荣. 浙江大学学报(工学版). 2008(12)
[5]声场流化床A类颗粒浓度分布研究[J]. 司崇殿,郭庆杰,崔春霞. 化学反应工程与工艺. 2008(01)
[6]离散单元法数值研究水平管中密相栓流气力输送[J]. 谢灼利,黎明,张政. 高校化学工程学报. 2006(02)
[7]磁场流化床的研究与应用[J]. 曾平,周涛,陈冠群,葛志强. 化工进展. 2006(04)
[8]微反应器技术在精细化工中的应用[J]. 李斌. 精细化工. 2006(01)
[9]超细颗粒外场流态化研究进展[J]. 李彦,王铭华,郭庆杰. 中国粉体技术. 2005(05)
[10]气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究[J]. 曹长青,王广建,姜亦文. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2005(04)
博士论文
[1]气固流化床静电分布的理论及实验研究[D]. 王芳.浙江大学 2008
硕士论文
[1]流化床静电感应信号解析及外加电场作用研究[D]. 许南.浙江大学 2012
[2]超细粉在声场流化床中的流化特性[D]. 梁华琼.四川大学 2003
本文编号：2963525
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
2捕获的紧迫性"> 1.1.1 CO2捕获的紧迫性
2捕获技术"> 1.1.2 CO2捕获技术
1.2 流化床概述
1.2.1 流化床原理和优点
1.2.1.1 流化床原理
1.2.1.2 流化床优点
1.2.2 Geldart颗粒分类法
1.2.3 流化状态判别
1.2.4 流化床测试技术
1.2.4.1 颗粒性质测量方法
1.2.4.2 流化床中各种流体力学特性的测量与分析
1.3 声场流化床超细颗粒流动特性的研究
1.3.1 化工过程强化技术
1.3.2 声场对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.3.3 声场流化床数值模拟的研究
1.4 电场流化床超细颗粒流动特性的研究
1.4.1 电场对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.4.2 电场流化床数值模拟的研究
1.5 声场（电场）-振动流化床超细颗粒流动特性的研究
1.5.1 声场-振动耦合对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.5.2 电场-振动耦合对流化床超细颗粒流动特性影响的研究
1.6 研究内容及创新点
1.6.1 研究内容
1.6.2 创新点
2 声场对气-固流化床超细颗粒流动特性影响的研究
2.1 引言
2.2 数学模型建立
2.2.1 声场-流场耦合模型建立
2.2.1.1 曳力模型
2.2.1.2 动量方程
2.2.1.3 能量方程
2.2.2 团聚体/次级团聚体振荡模型建立
2.3 几何模型和边界条件
2.3.1 几何模型
2.3.2 边界条件
2.4 数值方法
2.5 实验装置与流程
2.5.1 声场流化床实验装置
2.5.2 声波发生系统
2.5.3 声波测试系统
2.5.4 实验条件
2.6 声场对团聚体/次级团聚体尺寸的影响
2.6.1 声场对气固流化床超细颗粒流化特性的影响
2.6.2 声场对次级团聚体特性的影响
2.6.3 实验值与理论值的比较
2.7 声场作用下气固两相流动数值模拟
2.7.1 声压级对瞬时局部固含率的影响
2.7.2 声能与床层流型和床层轴向高度的关系
2.7.3 声压级对最小流化速度的影响
2.7.4 声压级对超细颗粒温度的影响
2.7.5 实验值与模拟值比较
2.8 本章小结
3 电场对气-固流化床超细颗粒流动特性影响的研究
3.1 引言
3.2 数学模型
3.2.1 颗粒运动方程
3.2.2 流体力方程
3.2.3 接触力方程
3.2.4 粘性力方程
3.2.5 气固两相CFD模型
3.2.6 外加电场静电模型
3.3 Fluent求解过程
3.4 计算参数和边界条件
3.5 静电模型验证
3.5.1 耦合求解外加电场验证
3.5.2 解耦求解外加电场验证
3.6 实验装置及条件
3.6.1 实验装置
3.6.2 实验条件
3.7 结果与讨论
3.7.1 并流电场模式操作参数对颗粒体积分率的影响
3.7.1.1 电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.1.2 电场振荡频率对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.1.3 表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.2 交互电场模式操作参数对颗粒体积分率的影响
3.7.2.1 不同电场振荡频率下表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.2.2 不同表观气速下电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3 变电场模式操作参数对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3.1 不同表观气速下电场强度对颗粒体积分率相对变化的影响
3.7.3.2 电场振荡频率和强度一定时表观气速对颗粒体积分率相对变化的影响
3.8 电场作用下气固两相流动数值模拟
3.8.1 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒流化行为的影响
3.8.2 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒运动行为的影响
3.8.3 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒间力的影响
3.8.4 电场强度对Pcaco3型碳酸钙超细颗粒温度分布的影响
3.8.5 实验值与理论值比较
3.9 本章小结
3.9.1 电场流化床实验研究结论
3.9.2 电场流化床模拟研究结论
4 声（电）场-机械振动耦合对气固流化床超细颗粒流动特性的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 声场-机械振动流化床实验装置与流程
4.2.2 电场-机械振动流化床实验装置与流程
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 声场-机械振动流化床实验结果
4.3.1.1 声场-机械振动对床层压力降和最小流化速度的影响
4.3.1.2 声压级和机械振动强度对最小流化速度和团聚体尺寸的影响
4.3.2 电场-机械振动流化床实验结果
4.3.2.1 无电场-机械振动时床层膨胀的研究
4.3.2.2 机械振动对床层膨胀的影响
4.3.2.3 水平电场对床层膨胀的影响
4.3.2.4 电场-机械振动对床层膨胀的影响
4.4 本章小结
4.4.1 声场-机械振动流化床的研究结论
4.4.2 电场-机械振动流化床的研究结论
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]三相循环流化床反应器氨法吸收CO2的可行性分析[J]. 胡康涛,刘静豪,杨海瑞,雷秀坚. 中国电力. 2013(11)
[2]基于双流化床反应器循环捕集CO2的数值计算[J]. 周建军,屈紫懿,胡慧莉. 能源与环境. 2013(02)
[3]外加电场下气固流化床的数值模拟[J]. 朱子川,孙婧元,黄正梁,王靖岱,阳永荣. 化工学报. 2013(02)
[4]颗粒的双极带电与气固流化床中的静电分布[J]. 王芳,徐怡,于恒修,王靖岱,阳永荣. 浙江大学学报(工学版). 2008(12)
[5]声场流化床A类颗粒浓度分布研究[J]. 司崇殿,郭庆杰,崔春霞. 化学反应工程与工艺. 2008(01)
[6]离散单元法数值研究水平管中密相栓流气力输送[J]. 谢灼利,黎明,张政. 高校化学工程学报. 2006(02)
[7]磁场流化床的研究与应用[J]. 曾平,周涛,陈冠群,葛志强. 化工进展. 2006(04)
[8]微反应器技术在精细化工中的应用[J]. 李斌. 精细化工. 2006(01)
[9]超细颗粒外场流态化研究进展[J]. 李彦,王铭华,郭庆杰. 中国粉体技术. 2005(05)
[10]气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究[J]. 曹长青,王广建,姜亦文. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2005(04)
博士论文
[1]气固流化床静电分布的理论及实验研究[D]. 王芳.浙江大学 2008
硕士论文
[1]流化床静电感应信号解析及外加电场作用研究[D]. 许南.浙江大学 2012
[2]超细粉在声场流化床中的流化特性[D]. 梁华琼.四川大学 2003
本文编号：2963525
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