基于PIV的注液气固流化床颗粒运动特性研究

发布时间：2020-07-04 09:44

【摘要】：注液气固流化床反应器是一种开发成熟的用于实现气固两相流的设备,广泛应用于各种化工领域。由于在运行过程中加入了液体,颗粒的复杂运动行为将有别于常规气固流化床反应器,为优化工业设备需要更深入了解其中颗粒的运动特性。本文利用粒子图像测速设备结合现代分析方法对注液气固流化床内颗粒运动规律进行研究,期望为工业反应器的操作优化提供理论指导。本课题搭建了配有粒子图像测速系统的注液气固流化床实验台进行实验,对不同液固比和液体粘度下颗粒运动图像信息熵进行考察,之后使用粒子图像测速技术测定流化床内不同区域颗粒的速度分布。首先使用高速摄影机拍摄流化床内的颗粒运动图像,对图像进行信息熵提取和递归分析发现,随着液固比增加递归特性呈现一种先变弱后变强再变弱的趋势,流化床内颗粒运动周期性先变弱后变强再变弱;而随着注入液体粘度增加递归特性整体变弱,但在粘度达10.05 mPa?s时突增,颗粒运动周期性较强;与细颗粒相比粗颗粒的递归特性更早达到峰值,更容易受到注入液体影响。分析递归特征值的结果和对递归图定性分析结果一致,流化床中的颗粒运动规律可通过递归分析清楚反映。之后应用粒子图像测速技术测定了流化床内颗粒流场,获得不同实验条件下、流化床内不同区域颗粒速度水平和竖直方向分量,并利用本征正交分解分析流场内相干结构的变化。实验结果显示,流化床中心区颗粒更易受影响,速度比边壁区更早发生变化;在流化床内液固比0.59%时边壁区颗粒速度明显增加,有利于流化混合;随注入液体粘度的增加,颗粒运动速度变化趋势与相同液固比时的水相近,液体粘度变化对颗粒运动速度影响较小。通过对流场进行本征正交分解处理发现随着液体注入,流场内较大涡结构从边壁向整个流场扩散,颗粒运动趋向整体化。
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ051.13
【图文】：

第 1 章 绪 论分析分布图中温湿度区的形状及变化和颗粒的循环域，喷淋区，干燥区，非活动区和热交换区，并由体最佳尺寸。Bi 等[41]系统分析了流化床内的团聚物聚分中心区和边壁区进行分析。在从单个颗粒团聚主导形成了团絮物和条带物，颗粒与壁面相互作用图 1-1 所示。

各风帽同一水平截面上均匀分布 8 个直径 1mm 的风孔，布风板及风帽结构如图2-2 所示。实验在室温下进行，空气由风机提供，利用涡街流量计测量流化气速，通过装有两个球阀调节的三通管后进入流化床，本次实验所采用的流化气流速度为1m/s，为颗粒起始流化速度的 3~5 倍，与实际操作条件一致[45]。

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本文编号：2740962