斜管-阀门系统内气固两相流流态及其对管路振动的影响研究

发布时间：2020-07-14 13:34

【摘要】：斜管是循环流化床中颗粒循环系统的重要组成部分之一,完成颗粒输送并使系统压力维持平衡是斜管的主要作用。颗粒沿斜管输送下料过程中的气固两相流动十分复杂,其流动过程目前没有完全成熟的理论模型来进行准确的流态预测。流动过程的状态检测与故障诊断对于保障颗粒循环过程的操作是必要的,目前主要基于测量的静态参数对其流动过程进行监视,大多数还是依靠经验总结。然而斜管内气固两相流动过程中形成的压力脉动信号以及斜管的振动位移信号含有大量的颗粒流动信息,能够及时反映斜管内的颗粒流动状态,这些信号的敏感性远高于静态参数,可以用于斜管内气固两相流流态的检测与分析。为此本文对斜管内颗粒下料过程中的压力脉动信号及斜管振动位移信号进行分析,用于对斜管内颗粒输送过程的不同流态进行识别,同时考察对管路振动的影响研究。本研究主要得出以下认识:在斜管倾斜角度为45°、直径Φ150mm的实验装置上,先后采用两种蝶阀安装方式来调节催化剂颗粒的下行过程,第一种情况蝶阀阀杆位于斜管上方,第二种情况蝶阀阀杆位于斜管侧面(正对于纸面)。实验结果表明:颗粒质量流率随着蝶阀开度的改变呈非线性变化,蝶阀对颗粒质量流率的调节存在两个非可控制区和一个可控制区;斜管内流态依次改变,当阀杆位于斜管上方时随着开度的增大分别为蠕动流、波动流、分层流、流化流;当阀杆位于在斜管侧面时,流态依次为蠕动流、波动流、密相流化流、稀相流化流。对压力信号采用标准偏差分析、功率谱分析、小波分析等方法,能够很好地识别颗粒流态。对振动位移信号进行分析发现,当斜管内流态以及蝶阀安装方式不同时,都会引起斜管振动剧烈程度的不同。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ021.1;TE96
【图文】：

流态化

态化现象工业的众多领域中，粉末状的固体颗粒经常被作为原料以及辅助产际的工程应用中，这些固体状的颗粒物料在加工、存储以及运输过液体不同，不具有一般流体的特性。为此开发了流态化技术，固体能够具备和气体、液体一定的流体性能。使固体散料处于具有一定性的状态下，这一现象称为固体的流态化现象[1]。 1.1 所示，在一个容器内上行的流体通过容器底部堆积颗粒，而使其的性质，具体表现为：）在床层表面上，比较轻的物体可以悬浮在表面；）床层表面能够在容器倾斜之后始终保持着水平状态；）如果在容器底部位置开孔，颗粒能够像水一样流出；）如果开孔朝向另一个具有同样流体流速的空容器之中，能够满足连

流体诱导振动,诱导振动,两相流

图 1.2 流体诱导振动现象的分类Fig.1.2 Classification of fluid-induced vibration phenomena相流具有运动比较复杂、相界面之间相互作用以及两相之间物理性质不，使得两相流诱导振动的机制与单向流的情况完全不同，根据 JSME[58]手ettigrew和Taylor 的相关文献[64~65]可以大体上将两相流诱导振动的机制分个方面，如图 1.3 所示。

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图 1.2 流体诱导振动现象的分类Fig.1.2 Classification of fluid-induced vibration phenomena流具有运动比较复杂、相界面之间相互作用以及两相之间物理性质不使得两相流诱导振动的机制与单向流的情况完全不同，根据 JSME[58]手ttigrew和Taylor 的相关文献[64~65]可以大体上将两相流诱导振动的机制分方面，如图 1.3 所示。

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