气固流化床中静电对流体力学的影响机制及其调控研究

发布时间：2021-10-24 10:20

　　静电是气固流化床反应器中一个普遍存在的现象,特别是在烯烃聚合流化床反应器中,流化颗粒的绝缘性高,无水、无氧环境为静电的产生和积累提供了天然条件。工业生产过程中静电导致的结块、爆聚、爆炸等安全及生产事故时有发生。现有研究大多集中于探究气固流化床中静电的检测技术、产生与耗散机制、分布规律及调控方法等,缺乏静电对流体力学特性及热质传递过程的影响研究,导致对流化床内静电危害的片面认识。尽管流化床内静电的过量积累可能引发颗粒团聚结块甚至爆炸等事故,但是通过控制颗粒荷电量使静电保持在合适的水平,有可能改变特定流化条件下的流体力学行为,达到强化热质传递,“化害为利”的目标。因此,研究气固流化床中静电对流体力学及热质传递的影响规律,开发新型的静电调控方法,实现静电的有效利用,具有重要的理论研究意义和实际应用价值。论文以气固流化床反应器为研究对象,采用注入微量液体抗静电剂的方法调控流化床内颗粒的整体荷电水平,借助声发射技术、静电检测、压力脉动等检测方法对流化颗粒运动、气泡行为等进行综合分析与表征,结合理论分析,系统研究了静电对流化床内气固流动特性和热质传递特性的影响规律。进而,提出了基于电极原位电晕荷电... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：230 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本研究的目的和科学意义
    1.2 本研究的主要工作
第二章 文献综述
    2.1 粉体工业中的静电现象
        2.1.1 静电的产生与耗散
        2.1.2 粉体工业中的静电危害
        2.1.3 粉体工业中的静电应用
    2.2 气固流化床中的静电研究进展
        2.2.1 静电的研究现状
        2.2.2 静电检测方法
        2.2.3 静电分布特征
        2.2.4 静电调控研究
    2.3 气固两相流中的静电模型与静电力
        2.3.1 摩擦荷电模型
        2.3.2 电晕荷电模型
        2.3.3 流化床中的静电力
    2.4 课题的提出
    参考文献
第三章 实验装置与方法
    3.1 实验装置与物料
        3.1.1 气固流化床实验装置
        3.1.2 实验物料
    3.2 实验测量与表征方法
        3.2.1 流化床静电检测
        3.2.2 压差及压力脉动测量
        3.2.3 声发射检测
        3.2.4 摄像法
        3.2.5 聚合物表面电阻率测量
    3.3 信号分析方法
        3.3.1 时域分析
        3.3.2 频域分析
    3.4 本章小结
    符号说明
    参考文献
第四章 静电对流化床气泡行为的影响机制研究
    4.1 研究背景
    4.2 研究方案
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 实验方案
    4.3 基于液体抗静电剂的颗粒荷电调控研究
        4.3.1 LAA对流化床静电的整体调控
        4.3.2 液体抗静电剂的静电调控机制
    4.4 静电对气泡行为的影响规律及作用机制
        4.4.1 静电对气泡行为的影响
        4.4.2 静电对料位波动的影响
        4.4.3 LAA扩散过程对静电和气泡的共同影响
        4.4.4 静电对气泡的作用机制
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 静电对流化颗粒运动的作用机制研究
    5.1 研究背景
    5.2 研究方案
        5.2.1 实验方法
        5.2.2 实验方案
    5.3 静电对Geldart B/D类流化颗粒运动的影响
        5.3.1 预实验
        5.3.2 静电对Geldart D类流化颗粒运动的影响
        5.3.3 静电对Geldart B类流化颗粒运动的影响
        5.3.4 静电力与曳力的比较
    5.4 静电对流化床流动结构的影响
    5.5 静电对起始流化气速的影响
        5.5.1 起始流化速度关联式的修正
        5.5.2 静电对Umf影响的实验研究
    5.6 本章小结
    符号说明
    参考文献
第六章 流化床原位电极电晕消电研究
    6.1 研究背景
    6.2 研究方案
        6.2.1 实验装置与方法
        6.2.2 实验方案
    6.3 流化床中电晕放电特性研究
        6.3.1 电晕放电伏安特性曲线
        6.3.2 气固混合体系起晕电压的研究
        6.3.3 电晕放电作用范围研究
    6.4 流化床电晕消电的可行性研究
        6.4.1 电晕消电前后静电势的变化
        6.4.2 电晕消电前后颗粒荷质比的变化
        6.4.3 电晕消电前后稀相区场强
        6.4.4 电晕消电作用机理
    6.5 电极原位消电与离子风消电的比较
        6.5.1 离子风消电系统性能考察
        6.5.2 离子风消电系统对流化床静电的影响
        6.5.3 电晕原位消电与离子风消电性能的比较
    6.6 本章小结
    参考文献
第七章 流化床静电调控理论研究
    7.1 研究背景
    7.2 颗粒摩擦荷电分析
    7.3 细颗粒静电调控机制分析
        7.3.1 细颗粒对摩擦荷电过程的影响
        7.3.2 细颗粒静电作用机制分析与实验验证
    7.4 流化床电晕调控模型建立与分析
        7.4.1 流化床电晕消电模型的建立
        7.4.2 电晕消电模型分析
    7.5 电晕消电法调控颗粒荷电量
        7.5.1 电晕电压对流化床静电的调控
        7.5.2 表观气速对颗粒电晕调控的影响
    7.6 本章小结
    符号说明
    参考文献
第八章 流化床静电调控强化热质传递分析
    8.1 静电对传热系数的影响
        8.1.1 单颗粒和固定床的传热系数
        8.1.2 流化床的传热系数
        8.1.3 静电对传热系数的影响
    8.2 静电对传质系数的影响
    8.3 基于静电调控的热质传递强化研究
    8.4 本章小结
    符号说明
    参考文献
第九章 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 展望
作者简介
博士期间撰写论文及专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]气固流化床中静电压分布及料位检测[J]. 王芳,徐怡,于恒修,王靖岱,阳永荣.  化工学报. 2008(03)
[2]中梁山煤摩擦电选可选性研究[J]. 高孟华,章新喜,陈清如.  煤炭科学技术. 2007(08)
[3]静电及其研究进展[J]. 刘尚合,宋学君.  自然杂志. 2007(02)
[4]粉体工业静电防护技术研究进展[J]. 周本谋,刘尚合,范宝春.  物理. 2004(10)

博士论文
[1]气固反应器中基于声发射信号的故障检测与诊断[D]. 曹翌佳.浙江大学 2010
[2]摩擦电选过程动力学及微粉煤强化分选研究[D]. 王海锋.中国矿业大学 2010
[3]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
[4]声波测量和流化床聚合反应器多尺度结构的研究[D]. 侯琳熙.浙江大学 2005

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]聚乙烯气固流化床静电场调控及实验研究[D]. 徐怡.浙江大学 2010



本文编号：3455108