一、流化床压力脉动信号时间延迟相关性(论文文献综述)
史亚琪[1](2021)在《气-固微型流化床流型及压差波动信号分析》文中研究表明气-固微型流化床结合了传统气-固流化床和微型反应器的优势,具有传递性能优、壁面通量高和过程安全可控等优点,已广泛应用于多个研究领域中。由于气-固两相流动本身的多态性和复杂性,准确和定量描述气-固微型流化床内的气-固流动状态,是实现对该类反应器设计和优化的基础。本文对床径为3 mm~20 mm的气-固微型流化床的流动特性进行了实验研究与分析,取得主要的研究结果如下:(1)考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,研究了床几何结构、操作条件、物相性质等因素对最小流化速度的变化规律。结果表明,气-固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关。固定床阶段,A类颗粒与壁面间的相互作用更强,导致实验压降值偏离计算值更大;流化床阶段,B类颗粒在床层内表现出了更高的气泡聚并和破裂程度,加剧了颗粒间的碰撞,增加了能量损失,形成了较高的实验压降。在影响最小流化速度的因素中,床内径与静态床层高度对最小流化速度的影响是不能忽略的。综合考察各种因素的影响,提出了预测微型流化床最小流化速度的无量纲经验关联式。(2)采用时域分析方法,并结合可视化技术研究了气-固微型流化床中A类颗粒和B类颗粒的流型变化规律。研究表明,对于A类颗粒,随气速的增加,流化床依次经历了散式、鼓泡、节涌和湍动流化四种流型。对于B类颗粒,流化床在达到最小流化速度后则直接进入鼓泡流化;在10 mm以下的流化床中,静态床层高度对节涌流态化和湍动流态化的转变速度影响较为显着;A类颗粒更强的凝聚性抑制了气泡的合并,使鼓泡流态化的操作区域更大;B类颗粒间较大的空隙,可以稳定或者促进气泡的合并,使节涌流态化更易出现;当Dh/dp较小时,B类颗粒将直接从鼓泡流态化进入到湍流流态化。(3)A类颗粒和B类颗粒在不同流型下的Hurst指数均大于0.5,表明各流型的时间序列具有长期相关性;频域分析方法显示出两类颗粒的功率谱主频位置均位于低频率处,随着气速的增加,功率谱密度呈现先增加后减小的变化规律;对几种流型下的时间序列信号分别进行了自相关系数和重构三维吸引子相图研究,自相关变化趋势和吸引子的特点均证明了气-固微型流化床具有混沌特性;分析吸引子的关联维,可知鼓泡流型下的混沌特性最强。
付爽[2](2021)在《喷动流化床内B类颗粒流动规律与团聚特性研究》文中研究指明喷动流化床是一种典型的气固接触设备,其在化工、能源、材料、食品等领域表现出巨大的应用前景。床内宏观流动规律和介尺度特性的研究对于优化现有应用中的工艺操作及拓展新的应用场景具有重要意义,已有研究多集中在宏观流动规律和特征参数研究,物料局限于Geldart D类和其它特定场景颗粒。因此,本文基于可视化矩形喷动流化床试验平台,针对B类颗粒从气固流动结构转变规律及特征、转变速度多因素影响机理、颗粒团聚规律及特性三个方面开展试验研究,并通过图像法将喷动流化床的研究引入到介尺度范围内。主要结论如下:(1)结合压力脉动信号分析和可视化单元图像处理明确区分定义了固定床以外的八种典型气固流动结构:内部射流、鼓泡流化、腾涌流化、喷动、充气喷动、喷动流化、湍动流化、不稳定结构(不稳定喷动和不稳定腾涌)。从时域和频域角度详细分析了鼓泡流化、腾涌流化和湍动流化三种典型气固流动结构特征,包括喷动区和环形区差异、增大流化气对气固流动特征的影响等。(2)确立了四种粒径颗粒流动结构转变相图,研究发现B类颗粒流动规律整体上存在共性,随着颗粒平均直径(dp)的增大内部射流、喷动和喷动流化的范围增大,湍动流化的范围减小。相较于D类颗粒,保持适当的表观喷动气速(通常小于最小喷动速度),均匀增大表观流化气速(Uf)床内最终可以得到湍动流化的气固流动结构,存在两条不同的到达湍动流化转变路径;低喷动气速时,均匀增大Uf依次出现的气固流动结构与一般研究中D类颗粒前段流动结构转变相同,而较高喷动气速时,均匀增大Uf依次出现的气固流动结构则与一般研究中D类颗粒后段流动结构转变相同。(3)通过压力梯度标准差的方法确定湍动流化转变速度(Uc),研究发现静止床层高度(H0)增大、dp增加或床体高度(H)减小均会引起Uc不同程度上的增大;Uc随表观喷动气速(Us)或喷口宽度(Di)变化表现出“S”型的变化趋势。在现有研究基础上引入Di和Us,建立了两种新的无量纲化Uc预测关联式。(4)采用图像法以形状和结构识别定义了喷动流化床内湍动流化条件下出现的五种典型的颗粒团聚:倒U形颗粒团聚、U形颗粒团聚、环核型颗粒团聚、带状颗粒团聚、网状颗粒团聚,分别分析其生成原因和揭示其发展演化规律。提出并定义了颗粒团聚分率(Fc)用以量化床内的团聚程度,研究发现Fc随着H0和dp的增加而增大,随着Di的增大呈现“S”型变化趋势,随着H增加总体上表现出先减小后增大的趋势;通过气速配比表征Us和Uf的影响,对于固定的总表观气速,随着Us配比的增大Fc先减小后增大,存在极小值。
王建斌[3](2020)在《气固流化床流型的表征与识别》文中提出气固流化床广泛应用于能源、化工和环保等领域。流化床的流型主导了床内的热质传递和化学反应过程,故准确表征和识别流型是流化床安全高效运行的关键。目前基于压力脉动的流型表征和识别是工业应用中最为可行的方法,也是学术研究的热点前沿问题。一方面,为了挖掘压力脉动信号隐含的气固流动信息,研究者提出了大量分析方法试图建立压力脉动特征参数和气固流动现象间的准确联系,从而实现流型表征。但由于压力脉动和气固流动的复杂性,对于哪些方法能够和气固流动现象建立准确联系尚缺乏统一意见;另一方面,由于气固流动的非平稳性,从压力脉动中提取的特征参数面临可靠性问题,分析方法能否有效地表征流型主要依赖于主观性判断;最后,研究者也在试图构建压力脉动形成的机理模型,从而加深对于流化床气固流动过程的认识。但由于气固两相流动现象的复杂性和测量手段的局限性,这些方面的认识还远远不足。本文采用实验方法,对气固流化床流型的表征识别、表征方法的可靠性与有效性评价,以及压力脉动的形成机理等问题进行了深入研究。构建了高速摄像和高精度多点压力信号同步采集的软硬件系统,实现了压力与图像信号的同步测量,发展了信号形态和流动图像的数据联合处理与分析方法,建立了压力脉动和气固流动现象间的时空联系,为本文的后续研究提供了有力的分析工具。对压力脉动的时域、频域和状态空间特征进行了系统研究,并基于前述的测量方法探索了以上三方面特征背后的深层气固流动机制,最终阐明了基于上述三类特征的流型表征方法的相似性和优缺点;引入了S变换方法分析压力脉动,实现了气固相运动频率及运动非平稳性的准确辨识和评价。进一步发现S变换的时-频平面能够更清楚地反映鼓泡床和湍动床气固运动复杂性上的差异,并基于此差异提出一个表征流型的新特征参数。联合压力信号形态、气固流动图像的分析,研究了鼓泡床和湍动床中的压力脉动形成机理和流型转变机理。明确了压力脉动的六个来源,建立了压力的上升、下降、局部峰值、局部谷值、峰值传播等特征和压力脉动来源现象的简单联系,研究在不同流型中压力脉动形成机理上的差异。运用雷诺输运定理建立了风室内压力脉动数学模型,分析了压力脉动和风室内净流量的关系,解释了风室内压力和床表面高度呈负相关关系的现象。发现了从鼓泡床到湍动床转变过程中的差压信号变化规律并阐明了其深层机理,并基于此设计了能够反映流型转变机理的特征参数。提出了三个可靠性的定量指标(即三个敏感指数Sl、Sn和Sp),研究了23种方法流型表征的可靠性及测量位置、颗粒粒径和静床高对表征方法可靠性的影响,研究发现差压信号可以提升一些方法的可靠性。基于三个可靠性指标构建了评价框架,遴选出了较为可靠的方法集。定义了流型表征的有效性,提出了基于轮廓指数计算有效性,研究了测量位置、颗粒粒径、静床高对表征方法有效性的影响。研究发现使用差压信号可以提升流型表征的有效性。基于表征方法的可靠性和有效性,构建了正确率较高和外延性较好的流型识别系统。
王恒[4](2020)在《流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟》文中认为由于环境污染以及能源紧缺问题日益凸显,生物质能高效清洁利用技术受到广泛关注。生物质热解技术可以将生物质转换为液体燃料,具备开发潜力。本文以流化床内生物质热解过程中与床料颗粒的混合流化特性研究为切入点,结合试验与数值模拟方法,对流态化下的生物质颗粒与床料混合流化及热解过程进行研究,最终在欧拉-拉格朗日框架下建立颗粒尺度的生物质热解模型。针对生物质热解过程中生物质物料与床料混合流化过程,本文以成型生物质颗粒、玉米秸秆、稻壳、小米颗粒为研究对象,选取石英砂为床料,通过试验采集了流化过程中的压力脉动信号以及高清瞬时图像等信息。试验结果表明,成型生物质颗粒与小米颗粒在掺混石英砂后的流化特性较好,玉米秸秆即使有石英砂颗粒掺混也极难达到理想的流化状态。稻壳颗粒的流化状态随表观气速以及掺混比例变化都十分明显。借助希尔伯特-黄变换分析方法,对试验采集到的流化过程压力脉动信号进行非线性分析并总结了IMF(Intrinsic Mode Function)分量的能量比例与流型变化之间的规律。尽管生物质颗粒种类不同,但同一个流型对应的IMF分量高、中、低频的能量分布及比例关系有共性规律。通过分析发现,从未充分鼓泡阶段到充分鼓泡阶段,IMF分量的中频能量占比存在一个明显上升的变化趋势。在充分鼓泡阶段,IMF中频能量占比最大,高频能量占比次之,而低频分量的能量比例最小。在未达到充分鼓泡阶段时则是高频能量占比最大,中频能量的比例次之,低频能量比例最小。节涌床阶段则是中频能量比例略高于高频能量,低频能量略有增大。湍流床阶段与节涌床阶段相似,但低频能量比例明显大于其他流型。选取流化数(表观气速u与最小流化速度umf之比)、IMF分量高、中频能量比例EIMF1-3/EIMF4-6以及IMF分量低频EIMF7-8三组数据作为特征向量,通过应用改进的C-means模糊聚类方法对流化过程中的流型进行了聚类,聚类结果为未充分鼓泡、充分鼓泡、节涌、湍流四种流型。进一步将聚类流型作为训练数据和检测数据,应用神经网络算法进一步建立了生物质颗粒与石英砂混合过程智能流型识别系统,对节涌和湍流流型的识别可达100%。在对生物质与床料混合流化特性以及流型特性研究基础上,以稠密相气固两相流动理论为指导,建立了欧拉-拉格朗日框架下的流化床内生物质颗粒与石英砂混合流动过程的数值模型。采用软球模型描述颗粒间及颗粒与壁面之间的碰撞,采用Hertz-Mindlin非线性接触算法进行碰撞受力计算。气固曳力耦合采用的是四向耦合。在模型中考虑了生物质颗粒与石英砂颗粒的密度、尺寸等物性差异,分别讨论了表观气速为1.0 m/s、1.5m/s以及2.5 m/s以及生物质颗粒粒径为1.5 mm、2.0 mm以及3.0 mm时颗粒流化及混合特性。模拟在介观尺度上,对物性差异较大的生物质颗粒与石英砂颗粒的局部混合质量进行了评价。通过研究生物质颗粒与石英颗粒的分布和运动过程中的颗粒平均动能变化,总结了生物质颗粒与石英砂混合机制。模拟结果表明,在一定范围内增大表观气速,对颗粒混合过程有促进作用,较大的表观气速使颗粒更快达到良好混合的状态;直径较小的生物质颗粒对应着较好的混合质量。在生物质颗粒与石英砂混合流化模型基础上,耦合生物质热解三组分动力学模型,建立了欧拉-拉格朗日框架下流化床内生物质热解的数值模型。在生物质颗粒的热解模型中,考虑生物质颗粒随热解反应过程的物性变化及气相参数变化;在传热模型中,考虑了气固传热以及石英砂颗粒对生物质颗粒的辐射传热;采用缩粒模型对生物质颗粒随热解反应的体积变化进行计算。通过模拟,描述了生物质颗粒在热解过程中的瞬时变化规律,研究了气体温度、气体表观速度等因素对热解生成物产率的影响。研究表明,热解油产率随温度升高先升高后下降,在550℃时热解油产率达到最高,由于二次反应的进行,部分热解油分解成小分子气体,因此当温度进一步升高为600℃时,热解油产率略有下降。表观气速对热解生成物产率的影响体现在对气相组分的输运上,更高的表观气速下,热解油的产率更高。
李金[5](2020)在《惰性粒子流化床干燥的最大进液量研究》文中提出惰性粒子流化床干燥技术通过干燥介质将物料和惰性粒子一起流化,相比于流化床干燥技术,增大了接触面积,从而提高了传热系数,使干燥效果更佳,除了普通流化床可干燥的物料外,也适用于高湿粘度、热敏性物料。作为一种具有传热系数大、操作方便、经济性佳等优势的干燥技术,惰性粒子流化床干燥技术在化工、医药和食品等众多领域都有所应用。尽管惰性粒子流化床干燥技术已经有了一定的发展时间和成熟度,但在流化干燥过程中,因为各种因素的影响,流化状态往往不能一直稳定,随着物料的不断加入,当物料的进料量超过了流化床的干燥限度,在包裹在惰性粒子上的物料未被完全干燥且未从惰性粒子上脱落的情况下,新的物料又涂覆到了未干燥的涂层上,形成了粒子与粒子之间的液体桥力,从而导致了粒子与粒子之间粘结、聚并等现象的发生,甚至有时会堵塞气体分布板板孔,减小流化气速,导致流化质量的劣化。为解决这些问题,在工业操作中往往会采取临时提高温度和气速的方法来改善流化质量,但这样的方式可能会带来能耗加大或床层坍塌等一系列的问题,因此我们需要在操作前充分了解设备在一定工艺条件下的最大进液量,从而有效减少甚至防止聚并粘结等现象的发生。为解决惰性粒子流化床干燥技术在工业生产中的聚并问题,本文在了解聚并机理和检测分析方法的基础上,以葡萄糖溶液作为研究对象,通过对流化过程中惰性粒子流化床的温度、湿度和压力的检测分析的预实验,得到了在10小时的流化干燥时间内,以检测和分析压差波动的标准差的平稳性的方式作为当前进液量是否为最大进液量的评判标准,最大进液量的单位为L/(h·kg惰性粒子),以此作为单位以便所建的模型适用于不同惰性粒子流化床的研究。并在此基础上,研究了在不同流化气速、惰性粒子直径、热风温度和物料粘度下,惰性粒子流化床干燥的最大进液量。实验研究发现在进液流化过程中,压力波动标准差往往先呈现相对平稳波动,后逐渐上升的趋势,在未超过最大进液量的进液速度下,压力波动标准差最终会趋于相对稳定,而超过最大进液量时,压力波动标准差最终会呈现明显下降的趋势。采用傅里叶变换将压力波动时域信号转换成频域信号,并对在最大进液量时和超过三倍最大进液量的进料状况下的不同时间段的压力波动的频谱进行频域分析,研究发现压力波动的频谱可以较好地反映惰性粒子流化床的流化质量,压力波动的实质是气泡的生成、成长、聚并和破碎,频率的波动和功率谱密度的峰值与惰性粒子流化床的流化质量息息相关。本文在分析了不同操作条件对最大进液量的影响后,对实验所得的数据进行量纲分析处理,以惰性粒子直径、热风温度、流化气速和物料粘度作为基本量纲,建立了惰性粒子流化床的最大进液量的关联式并将数据代入拟合得到最大进液量的模型,将最大进液量模型计算值和实验值进行对比,误差在±15%以内,吻合性较好。惰性粒子流化床干燥的最大进液量的评判标准的确定、压力波动的研究以及最大进液量模型的建立,为相同类型的惰性粒子流化床的最大进液量的确定提供借鉴,为惰性粒子流化床干燥机的设计放大及操作参数的选择提供参考。
梁凯光[6](2019)在《挡板流化床内气固流动的规律》文中研究说明对于气固密相流态化操作,当床体直径较细、且初始装料高度与床体直径比值较大的情况下容易发生节涌现象,进而会降低床层内气固接触效率与操作的稳定性,通过添加挡板以抑制气泡生长或破碎气泡,则有望降低节涌发生倾向,进而改善床内气固流化质量。本研究采用床层段内径为90 mm的三维流化床冷模装置,在表观气速(Ug)为0.04 m/s~1.14 m/s、初始装料高度(H)为650 mm、550 mm、450 mm、350mm的操作条件下,对比考察了自由床、单旋流筛板式气固挡板流化床及双旋流筛板式气固挡板流化床内气固两相流动特点、压力及压差脉动标准偏差和压力脉动功率谱密度等参数,分析了自由床内两相流动状态随表观气速的变化过程特点及旋流筛板式气固挡板有效抑制并破碎气泡的作用域。结果表明:当初始装料高度(H)为650 mm时,随着表观气速的增大,自由床内气固两相将会出现四个不同的阶段:0.04 m/s≤Ug≤0.57 m/s,两相处于鼓泡-节涌过渡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.40 Hz≤f≤0.70 Hz;0.57 m/s<Ug≤0.74 m/s,两相处于气泡聚并时间主导的鼓泡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.70Hz≤f≤1.1 Hz;0.74 m/s<Ug≤0.83 m/s,两相处于分裂气泡尺寸主导的鼓泡流态化阶段,此时压力脉动功率谱主频的范围为0.70 Hz≤f≤1.1 Hz;0.83 m/s<Ug≤1.14 m/s,两相开始转化为湍动流态化并趋于稳定,此时压力脉动功率谱主频的范围为f≥1.1 Hz。旋流筛板式气固挡板有效抑制并破碎气泡的气速作用域为0.04 m/s≤Ug≤0.57 m/s,此时对应的自由床中气固两相处于鼓泡-节涌过渡流态化,有效破碎气泡的气速作用域随初始装料高度的降低而变窄;轴向空间作用域为旋流筛板式气固挡板下方及包含旋流筛板式气固挡板的区域,此外,挡板破碎气泡的轴向空间作用域与初始装料高度无关。增加旋流筛板式气固挡板的数量有助于强化破碎气泡的效果及拓宽其轴向空间作用域,但并不能拓宽破碎气泡的气速作用域。对于自由床,在整个研究气速范围内,全床压力脉动标准偏差随初始装料高度的增大而增大。对于单层挡板床,在轴向高度小于0.6 m(挡板下方及包含挡板的区域)时,压力脉动标准偏差表现为:低气速下随初始装料高度的增大而增大,高气速下分两种情形,初始装料高度低于挡板安装高度时的标准偏差曲线相近,初始装料高于挡板安装高度时的标准偏差曲线相近,但后者整体上大于前者;在轴向高度大于0.6 m时,变化趋势同自由床相似,即在整个研究气速范围内,压力脉动标准偏差随初始装料高度的增大而增大。对于双层挡板床,在整个轴向范围内,压力脉动标准偏差随初始装料高度的变化规律同单层挡板床轴向高度小于0.6 m时相似。
王浩同[7](2019)在《气固流化床中特征流动结构对传热特性影响机制的研究》文中提出气固流化床中剧烈的气泡湍动及颗粒循环使其具有优异的混合性能以及传热、传质性能,在化学工程及相关领域具有广泛的应用。气泡、颗粒涡、颗粒聚团、喷液云区作为气相法聚烯烃流化床中典型的流动结构,决定了流化床反应器的流体力学特性、传热及传质特性。特别地,当有冷凝液引入流化床反应器时,液滴-颗粒间及液滴-气泡间相互作用会导致流体力学特性显着变化,反应器的传热行为变得更加复杂。因此,研究流化床反应器的特征流动结构对流体力学及传热特性的影响规律,对流化床反应器的设计及放大具有重要意义。本论文以气相法聚烯烃流化床反应器为研究对象,首先对二维流化床中单气泡及连续射流气泡行为进行CFD模拟,研究颗粒涡及静电对气泡特性、颗粒行为及传热的影响;再通过湿颗粒流化实验、连续喷液加热流化实验及CFD模拟,研究流化床中液体的扩散路径、蒸发行为及其对气泡特性、颗粒流型及传热的影响。主要研究工作和成果包括:1.通过将双流体模型与传热模型耦合,首次对单气泡上升过程中颗粒涡的生成及弥散过程进行定量表征。研究发现随着气泡上升,颗粒涡逐渐弥散至整个流化床,并驱动颗粒混合、导致气泡分裂、抑制气体穿流,使气体穿流量比Davidson模型计算值减少6.5%,不利于乳化相-气泡相之间的传热;由于颗粒涡对颗粒的富集作用,在颗粒涡内易产生热点,且局部传热系数较大的区域始终位于床层下方。进一步,将静电模型与双流体模型、传热模型耦合,发现颗粒带电导致气泡边界处受力情况改变、气泡直径减小、气泡顶部变尖、气泡速度增加,乳化相-气泡相间的气体穿流量比Davidson模型计算值减少13.5%;颗粒带电还使颗粒涡的弥散更强烈、对颗粒的富集作用增强,在颗粒涡内及流化床壁面附近更容易产生热点。2.在中心射流鼓泡流化床中,通过CFD模拟获得了连续射流气泡及静电对气体穿流量、颗粒运动轨迹及传热行为的影响规律。根据气泡分布将射流鼓泡流化床沿径向分为气泡相互作用区、过渡区及壁面区;根据“颗粒温度”分布将射流鼓泡流化床沿纵向分为气体喷射区、气泡生长区和自由空域。由于气泡-气泡、气泡-颗粒涡、颗粒涡-颗粒涡之间存在强相互作用,使气体穿流系数比Davidson模型计算值增加58.5%。当颗粒带电时,射流鼓泡流化床中颗粒分布不均匀、气泡运动更为无序、气泡形状更不规则、气泡直径及气泡数量显着减少;颗粒涡将夹带并富集更多的颗粒,导致壁面附近颗粒体积分数上升,使壁面处产生热点。在此基础上,通过全耦合的CFD-DEM模拟方法对颗粒运动轨迹进行研究,发现颗粒不带电时,气体喷射区内释放的颗粒被气泡夹带、抛射至自由空域后,将沿壁面回落、随主体颗粒循环,而在过渡区释放的颗粒将被颗粒涡卷吸,在床层内部循环;颗粒带电时,气体喷射区及过渡区释放的颗粒均可能被扬析并粘附于壁面。3.在湿颗粒流化实验中,通过对压力脉动信号的峰度和偏度分析,提出判断湿颗粒流型从湍流到层流的临界转变条件:流化状态异常时,峰度和偏度均会出现转折点,且峰度对流化状态的转变更为敏感。通过分析压力脉动信号的非相干频谱及相干频谱,发现当床层失流化时,流化床内仍可能存在小尺寸气泡或局部颗粒脉动;当非相干频谱的衰减指数为-5/3~-1时,流型为层流,颗粒脉动较弱、流化床内基本没有能量耗散;当衰减指数为-5/3~-3时,流型为湍流,流化床内将出现不均匀颗粒聚集体等结构。对湿颗粒进行受力分析,发现液桥力和曳力的相对大小决定了湿颗粒流化床的气泡直径及最小流化速度。4.在带有加热系统的喷液二维流化床中,创新性地使用可逆温感变色颗粒示踪技术,利用其在不同温度下的变色特性,结合PIV技术和DIA技术,实现对湿颗粒扩散行为的实验表征,揭示了喷液流速、喷嘴位置、加热温度对气泡特性、颗粒脉动特性、喷液区特性及传热的影响规律。研究发现,喷嘴附近会生成小尺寸颗粒聚团,对液体扩散有促进作用,壁面喷射对气泡生成的促进作用最强;顶部喷液大大削弱了气泡产生,会生成大尺寸聚团并沉降在气体分布板上方,不利于传热;与侧壁喷液相比,顶部喷液时喷液区面积增大40%。时均颗粒速度场分析结果表明,液体蒸发将产生更多颗粒涡但颗粒涡分布更加分散,削弱了主体颗粒循环。利用所建立的多区传热模型计算发现,液体在气泡中心喷射时,将在100 s左右达到热平衡状态;增加床高对层间颗粒交换量影响较小;液体在壁面喷射时,层间质量交换量较小,床层温差显着增大。5.建立喷液流化床CFD模型,考虑颗粒上液体覆膜、液体蒸发及滴液-颗粒碰撞等过程的影响,对喷液流化床中颗粒运动、气泡特性及传热特性进行研究。结果表明,对于单分散颗粒流化床,当液体水平喷射时,射流作用使流化床平均颗粒高度及气泡频率增大;当液体30°喷射时,射流剪切作用使流化床平均颗粒高度显着下降。喷嘴附近存在稠密液滴聚集区、喷液核心区及与其相邻的液体蒸发区;少量游离的液滴将在射流作用下被分散到主体流化床中。当液体30°喷射时,喷液核心区形状明显改变、喷嘴位置处传热系数明显增大,但喷嘴高度以上区域传热系数相比于干态流化床有所下降。对于双分散颗粒流化床,液体喷射使得细颗粒的分离程度降低、颗粒湍动程度显着增加、喷嘴附近形成大范围颗粒涡,使细颗粒在壁面处积聚。随着细颗粒比例增大,被液体包裹的颗粒数目及平均液膜厚度增加,颗粒-气体间的热传递被削弱,表明喷液不利于细颗粒的传热。
杨磊[8](2018)在《循环流化床双床反应器中气固流动、流型及多尺度特性研究》文中研究表明新型循环流化床双床反应器(Dual Circulating Fluidized Bed,DCFB),其装置组成不同于传统循环流化床反应器,在催化裂化、化学链燃烧、煤/生物质燃烧及气化、气体吸附等领域具有广阔的应用前景。从双床反应器角度出发,提升管中主要流型是快速流态化和气力输送,可以实现气固混合和传质传热;鼓泡床中主要流型是鼓泡流态化和湍动流态化,气泡引起了周围颗粒发生特定运动,导致气固两相间发生相互作用,造成了床层中颗粒快速而充分地混合。而阻隔器可以将提升管和鼓泡床两个反应区域隔开,为两个区域营造不同的反应氛围,实现不同区域的反应条件和过程,所以反应过程实现强化。本文主要围绕循环流化床双床反应器的压力平衡及颗粒循环特性调控、气固两相流态化流型识别、双床反应器间气固两相行为影响及多尺度特性开展如下三方面的研究工作,以期为循环流化床双床反应器安全稳定运行、工业设计和放大以及应用提供理论指导。1.研究了提升管气速、颗粒贮量、鼓泡床气速、阻隔器气速等操作参数对DCFB系统中压力分布、平衡和颗粒循环流率的影响。实验结果和分析表明:一方面,操作参数的改变,导致DCFB系统中压力分布变化和提升管轴向空隙率变化,进而影响床层内颗粒浓度和颗粒循环流率,其中提升管气速、颗粒贮量和鼓泡床气速对调控颗粒浓度和颗粒循环流率有显着作用,而阻隔器气速对颗粒浓度和颗粒循环流率的调控是有限的。另一方面,系统中鼓泡床压降的变化趋势与余下部分压降和△Pr+△Pc+△Pp-t+△Pud1+△Pud2相似,以维持整个系统压力平衡。通过改变相关操作参数来调控DCFB系统各部分的压力分布和颗粒循环流率,进而维持循环流化床双床反应器装置安全稳定运行。2.提出了采用非侵入、实时环保的声波测量方法,辅以压力脉动测量,进行气固两相流态化过程流型识别研究。实验结果和分析表明:一方面,根据标准偏差分析,获得床层内颗粒活跃程度以及颗粒碰撞规律,发现了声信号结果可有效反映出几个重要流型的转变速度uc(鼓泡流态化到湍动流态化转变速度)、uk(湍动流态化到快速流态化转变速度)、uFD(快速流态化到密相气力输送转变速度)。另一方面,结合Hurst和小波等分析方法,获得了声信号的多尺度变化规律,其微尺度反映出颗粒与壁面作用,介尺度反映出颗粒团簇和气相共同作用,宏尺度反映出平均流动行为等,同样可以指示出各流型间转变速度uc,uk和uFD。对比发现,通过声波测量方法获得的流型间转变速度实验值与经验值吻合较好。因此,声信号结合标准偏差和多尺度等分析方法能实时、有效地识别各流型间的转变。3.研究了提升管气速、鼓泡床气速和阻隔器气速等操作参数对DCFB系统中气固两相行为以及多尺度特性的影响。实验结果和分析表明:气相对床层颗粒的扰动引起反应器内颗粒的混合,而且颗粒混合的程度随气相行为增加而加强,因此气相和颗粒作用相互影响。随着操作参数的改变,导致颗粒循环流率发生变化,进而使提升管和鼓泡床内的颗粒和气泡行为产生变化且此两区域内的颗粒和气泡行为相互影响。结合Hurst和分维等分析方法,获得了提升管上部和下部声信号的多尺度变化规律,反映出了在较低气速时提升管上部和下部在介尺度中颗粒团簇和气泡行为存在差异。通过建立介尺度结构模型得到,颗粒团簇尺寸越大,反映出床层内部流动越不均匀,说明介尺度颗粒团簇效应愈加强烈;并指出了颗粒团簇大小与颗粒浓度有关,且随颗粒浓度增大而增大。
时瑶[9](2018)在《构件床内气固流动及压力脉动特性》文中研究指明在密相流化床中,气体多以气泡形式存在,大尺寸的气泡不仅会造成床内气固接触不均,还易引起床内操作参数的大幅波动,进而影响过程效率及装置的稳定性。在床内设置挡板内构件以抑制气泡尺寸被证明是一种行之有效的方法,得到了较多的研究和应用。前人研究表明,在贴近挡板内构件下方形成一个“空腔”,并指出“空腔”高度的变化对床内压力脉动有较大影响,但缺乏“空腔”向下拓展全过程特征及其对构件破碎气泡作用影响的系统描述,为何构件在一定气速范围内对降低床内总体气泡尺寸有效,构件下方区域流动状态及“空腔”随气速呈何种变化历程,构件下方流动状态与构件能否有效破碎气泡间有何对应关系等,还鲜有系统的研究报道。对此,本研究将在床层内安装一种“旋流筛板”构型的低压降挡板式内构件,在较宽泛的气速范围内,通过对比分析自由床与构件床内流动现象、压差脉动标准偏差和压力脉动标准偏差等参数,确定了构件床能够有效破碎气泡的流动与操作条件。对于单构件床,构件下方区域颗粒会随表观气速增加而不断转移至构件上方床层,造成构件下方区域密相床层高度持续降低,该区域伴随三种流动状态出现并直接决定构件是否具备破碎气泡的作用。在构件下方区域,当Ug<0.44 m/s时,密相床层料位较高,形成下部为密相床层、上部为密相与大气泡交替通过构件的鼓泡床,此时构件具有抑制气泡生长并破碎气泡的作用,全床压差脉动及压力脉动标准偏差低于同条件下的自由床;当0.44≤Ug<0.66 m/s时,密相床层料位较低,形成下部为密相床层、上部为单一稀相的湍动床,此时构件不再直接抑制气泡生长或破碎气泡,但构件下方密相床层的存在能够降低构件下方及构件上方一定高度内床层的压力脉动强度;当Ug≥0.66 m/s后,密相床层完全消失,形成气体为连续相的稀相流化状态,构件不再具有破碎气泡、降低床层压力和压差脉动强度的作用。当安装一个内构件,床内装料静床高度为0.9 m时,床内压力较装料高度为0.7 m时增大,对应构件下方的三种流动状态的速度转变点提前;对应构件下方为鼓泡床状态时,床内装料静床高度增加,构件下方及包含构件的区域压差脉动强度增加。当安装两个构件,床内装料静床高度相同时,第一个构件下方对应的三种流动状态速度转变点与安装单构件时相近,在两个构件之间的区域流动现象与第一个构件下方相似,构件对气泡的切割破碎作用更强,对应床内各区域压力脉动标准偏差、压差脉动标准偏差均低于单构件床。
李志鹏[10](2018)在《稠密气固流中颗粒聚团的流体力学特性的研究》文中进行了进一步梳理密相流化床反应器具有结构简单、传热与传质效率高等优点。气固流化床内的多相流动是非线性、非均匀的气固两相流系统,并呈现出复杂的多尺度结构,前人对于气固流化床内介尺度流动结构的研究大多集中于表观气速较高的床层之中,对密相床层研究较少。随着研究的深入,发现由于对气泡和乳化相描述的局限,无法准确的表征鼓泡床和湍流床内的介尺度流动结构。本次研究在一套流化床冷模装置中,采用PV-6D型光纤探针测量了两种实验介质(FCC颗粒与添加20%细粉的FCC颗粒)在床层内不同轴、径向位置处的瞬时固含率脉动信号,结果发现:两种固含率时间序列信号均呈双峰分布:由气泡相峰与乳化相峰共同组成。利用三阶统计矩法找寻气泡相与乳化相的分界点(气泡相阈值),经计算得到FCC颗粒的阈值在0.26-0.35范围内变化;添加20%细粉后的FCC颗粒的阈值在0.40-0.45范围内变化。在床层中心处,三阶统计矩法对固含率概率密度曲线拟合效果良好,不超过7%;在边壁处,拟合效果偏差较大;因此,提出了在边壁处拟合的新方法,并且进一步对三阶统计矩法进行了简化。简化后的方法可简便计算气泡相阈值,对固含率概率密度曲线拟合效果良好,可用于阈值的简便计算或为三阶统计矩法提供初设值。结合三阶统计矩法对阈值的计算,利用Matlab软件对固含率时间序列信号进行解耦分析。可得到在不同操作气速下、不同轴向位置与径向位置处的气泡相、乳化相与颗粒聚团相的平均固含率、颗粒聚团相分率、颗粒聚团的生成频率、颗粒聚团的持续时间与颗粒聚团弦长等各项结构参数。将两种实验介质所计算得到结构参数进行对比,发现添加细粉后的FCC颗粒的各项结构参数受操作气速影响较大,颗粒较易于聚团并且聚团尺寸较大。
二、流化床压力脉动信号时间延迟相关性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、流化床压力脉动信号时间延迟相关性(论文提纲范文)
(1)气-固微型流化床流型及压差波动信号分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 气-固微型流化床的床层压降特性与壁面效应 |
1.2.1 床层压降特性 |
1.2.2 壁面效应 |
1.3 气-固微型流化床的流型研究 |
1.3.1 传统气-固流化床中的流型划分 |
1.3.2 气-固流化床的最小流化速度/最小鼓泡速度 |
1.3.3 气-固微型流化床中的节涌流化速度 |
1.3.4 气-固微型流化床中的湍流流化速度 |
1.4 气-固流化床中的压力测量及分析方法 |
1.4.1 时域分析 |
1.4.2 频域分析 |
1.4.3 混沌分析 |
1.5 研究目的与意义 |
2 实验部分 |
2.1 主要仪器设备 |
2.2 气-固微型流化床实验装置及实验过程 |
2.2.1 气-固微型流化床实验装置 |
2.2.2 气体流量的校正 |
2.3 流化颗粒及气体的性质 |
2.3.1 流化颗粒粒径的测量 |
2.3.2 流体和颗粒的物理性质 |
2.4 测量方法的具体步骤 |
2.4.1 压降测量方法 |
2.4.2 可视化图像采集 |
3 气-固微型流化床最小流化速度研究 |
3.1 引言 |
3.2 气-固微型流化床中颗粒的流化特性 |
3.2.1 A类颗粒的床层压降特性 |
3.2.2 B类颗粒的床层压降特性 |
3.3 最小流化速度 |
3.3.1 床内径对最小流化速度的影响 |
3.3.2 静态床层高度对最小流化速度的影响 |
3.3.3 流化介质对最小流化速度的影响 |
3.3.4 颗粒性质对最小流化速度的影响 |
3.4 微型流化床中最小流化速度的预测关联式 |
3.5 本章小结 |
4 气-固微型流化床的流型研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验装置和流程 |
4.2.2 实验方法 |
4.3 气-固微型流化床的流型特点研究 |
4.3.1 不同类型颗粒流型特点的可视化研究 |
4.3.2 各种流型中的压差信号 |
4.4 气-固微型流化床的流型转变研究 |
4.4.1 A类颗粒的流型 |
4.4.2 B类颗粒的流型 |
4.4.3 静态床层高度对流型的影响 |
4.4.4 固体颗粒粒径及床径对流型的影响 |
4.5 本章小结 |
5 气-固微型流化床不同流型下的压差波动信号分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验装置和流程 |
5.2.2 实验的非线性分析方法 |
5.3 压差波动信号的时域分析 |
5.4 压差波动信号的频域分析 |
5.4.1 小波分析 |
5.4.2 功率谱分析 |
5.5 气-固微型流化床的非线性分析研究 |
5.5.1 自相关系数分析 |
5.5.2 压差波动信号的相图分析 |
5.5.3 关联维数 |
5.6 本章小结 |
6 结论 |
符号说明 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读硕士学位期间完成的学术论文 |
(2)喷动流化床内B类颗粒流动规律与团聚特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 流态化现象及流型转变 |
1.2.1 流态化颗粒类别 |
1.2.2 流型分类 |
1.3 喷动流化床的工业应用 |
1.3.1 煤气化 |
1.3.2 生物质热解 |
1.3.3 造粒与包覆 |
1.3.4 物料干燥与混合 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 喷动流化床内流动规律 |
1.4.2 颗粒团聚特性 |
1.5 研究目的及意义 |
1.6 研究内容和总体思路 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 总体思路 |
1.7 本章小结 |
第二章 喷动流化床气固流动结构及其特征分析 |
2.1 引言 |
2.2 喷动流化床试验系统 |
2.2.1 喷动流化床 |
2.2.2 气体定量供给单元 |
2.2.3 压力信号测量与处理单元 |
2.2.4 可视化单元 |
2.2.5 试验物料及操作步骤 |
2.3 喷动流化床气固流动结构 |
2.3.1 典型气固流动结构 |
2.3.2 流动结构分析 |
2.4 压力脉动信号特征分析 |
2.4.1 标准差分析 |
2.4.2 功率谱分析 |
2.5 流动相图及转变规律 |
2.6 本章小结 |
第三章 喷动流化床中湍动流化转变速度 |
3.1 引言 |
3.2 湍动流化 |
3.2.1 湍动流化现象及转变速度定义 |
3.2.2 压力梯度波动标准差 |
3.2.3 压力梯度波动标准差基本分布规律 |
3.3 试验结果分析 |
3.3.1 静止床高的影响 |
3.3.2 喷动气速的影响 |
3.3.3 喷口宽度的影响 |
3.3.4 颗粒粒径的影响 |
3.3.5 沿床高的变化 |
3.4 预测关联式 |
3.4.1 现有预测关联式 |
3.4.2 本文关联式 |
3.5 本章小结 |
第四章 喷动流化床内颗粒团聚规律及其特性 |
4.1 引言 |
4.2 图像采集及处理方法 |
4.3 颗粒团聚图像识别方法 |
4.4 典型颗粒团聚结构及其演变 |
4.4.1 倒U形颗粒团聚结构 |
4.4.2 U形颗粒团聚结构 |
4.4.3 环核型颗粒团聚结构 |
4.4.4 带状颗粒团聚结构 |
4.4.5 网状颗粒团聚结构 |
4.5 颗粒团聚分率的表征 |
4.6 颗粒团聚特性 |
4.6.1 静止床高的影响 |
4.6.2 气速配比的影响 |
4.6.3 喷口宽度的影响 |
4.6.4 颗粒粒径的影响 |
4.6.5 沿床高的变化 |
4.7 本章小结 |
第五章 主要结论与展望 |
5.1 主要结论与创新点 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
(3)气固流化床流型的表征与识别(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 流型的划分 |
1.2.2 流型表征的时域方法 |
1.2.3 流型表征的频域方法 |
1.2.4 流型表征的状态空间方法 |
1.2.5 流型表征方法的比较研究 |
1.2.6 流型识别的研究 |
1.2.7 压力脉动机理的研究 |
1.2.8 研究现状的综合评述 |
1.3 研究内容、研究思路及研究目标 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路 |
1.3.3 研究目标 |
1.4 本章小结 |
第二章 气固流化床流型的时域表征—基于压力脉动与气固流动图像的同步测量和分析 |
2.1 气固两相流态化实验 |
2.1.1 实验装置 |
2.1.2 压力脉动与气固流动图像的同步测量 |
2.1.3 实验颗粒与操作参数 |
2.2 流型的视觉分析 |
2.3 流型的时域表征 |
2.3.1 标准差–STD |
2.3.2 偏度–SKEW |
2.3.3 峰度–KURT |
2.3.4 平均绝对偏差–AAD |
2.3.5 香农熵–IE |
2.3.6 脉动区间–CDFFI |
2.3.7 Hurst指数–HURST |
2.3.8 平均循环时间–ACT |
2.3.9 Renyi熵 –RE |
2.3.10 Tsallis熵 –TE |
2.4 时域表征方法的概述 |
2.5 本章小结 |
第三章 气固流化床流型的频域表征 |
3.1 气固两相流态化实验 |
3.2 频域分析的基础理论 |
3.2.1 离散傅里叶变换–Discrete Fourier Transform |
3.2.2 功率谱密度–Power Spectrum Density |
3.2.3 小波变换–Wavelet Transform |
3.3 流型的频域表征 |
3.3.1 PSD主频–MF |
3.3.2 PSD最大功率–MP |
3.3.3 PSD平均频率–AF |
3.3.4 PSD平均功率–AP |
3.3.5 DFT熵 –DFTE |
3.3.6 小波熵–WE |
3.3.7 小波包熵–WPE |
3.3.8 均匀指数–HI |
3.4 频域表征方法的概述 |
3.5 S变换和TFCI指数 |
3.6 本章小结 |
第四章 气固流化床流型的状态空间表征 |
4.1 气固两相流态化实验 |
4.2 状态空间分析的理论基础 |
4.2.1 嵌入维数参数m的确定 |
4.2.2 滞后时间参数τ的确定 |
4.3 流型的状态空间表征 |
4.3.1 关联维数–CD |
4.3.2 柯尔莫哥洛夫熵–KE |
4.3.3 最大李雅普诺夫指数–LY |
4.3.4 递归率–RR |
4.3.5 确定性–DET |
4.3.6 层次性–LAM |
4.3.7 样本熵–SE |
4.4 状态空间表征方法的概述 |
4.5 递归率方法的改进 |
4.6 本章小结 |
第五章 流型表征通用评价方法的研究 |
5.1 气固两相流态化实验 |
5.2 压力脉动机理与流型转变机理的研究 |
5.2.1 鼓泡床中的压力脉动起源 |
5.2.2 湍动床中的压力脉动起源 |
5.2.3 压力脉动机理与模型 |
5.2.4 从鼓泡床到湍动床的流型转变机理 |
5.3 流型表征方法通用评价框架的构建 |
5.3.1 流型表征可靠性的定量指标 |
5.3.2 实验条件、信号类型对表征方法可靠性的影响 |
5.3.3 流型表征方法可靠性评价框架的构建 |
5.3.4 流型表征有效性评价方法的构建 |
5.4 本章小结 |
第六章 基于特征评价框架的流型识别及系统实现 |
6.1 模式识别分类器的理论分析 |
6.1.1 神经网络模型 |
6.1.2 支持向量机 |
6.2 基于特征评价框架的流型识别 |
6.2.1 流型识别系统的改进 |
6.2.2 流型识别系统的性能及外延性分析 |
6.3 流型表征和识别软件系统的实现 |
6.3.1 系统软件功能设计 |
6.3.2 数据采集模块 |
6.3.3 流型表征功能模块 |
6.3.4 流型识别功能模块 |
6.3.5 机理分析模块 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要研究成果及创新 |
7.2 进一步研究的展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
附录 A 方法的可靠性和有效性指标 |
附录 B 一些命题 |
附录 C 源代码 |
C.1 一些流型表征方法 |
C.2 方法的可靠性算法 |
C.3 方法的有效性算法 |
攻读博士期间发表的论文 |
鸣谢 |
(4)流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 流化床内生物质与石英砂颗粒混合特性试验研究 |
1.3.2 混合颗粒压力脉动特性的非线性分析 |
1.3.3 流化床内生物质与床料混合流化的流型识别 |
1.3.4 生物质颗粒混合流化特性的模拟研究 |
1.3.5 热解动力学模型 |
1.3.6 生物质热解过程模拟研究 |
1.4 本文研究目标和内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.5 本文研究路线 |
1.6 论文结构 |
1.7 本章小结 |
参考文献 |
第二章 生物质颗粒与石英砂混合流化特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 试验系统介绍 |
2.3 试验物料 |
2.4 试验工况 |
2.5 混合颗粒的流化特性分析 |
2.5.1 混合颗粒的床层压降 |
2.5.2 生物质与石英砂颗粒混合流化最小流化速度的理论计算 |
2.6 混合颗粒的压力脉动信号非线性分析 |
2.6.1 Hilbert-Huang变换 |
2.6.2 压差脉动信号的Hilbert-Huang变换分析 |
2.7 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于模糊聚类-神经网络算法的流型识别 |
3.1 神经网络训练识别系统 |
3.2 基于模糊聚类算法建立样本数据库 |
3.2.1 聚类数、权重系数的确定 |
3.2.2 应用遗传算法优化初始聚类中心函数 |
3.3 基于模糊聚类-神经网络算法的流型识别模型 |
3.4 流型识别系统模型的建立与应用 |
3.4.1 选取聚类模型的特征向量 |
3.4.2 确定最佳聚类数、权重系数以及初始聚类中心 |
3.4.3 对样本集进行模糊聚类 |
3.4.4 训练流型识别系统 |
3.4.5 测试流型识别系统 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于欧拉-拉格朗日法的生物质-石英砂颗粒混合流化DEM-CFD模拟研究 |
4.1 引言 |
4.2 颗粒相模型 |
4.2.1 颗粒碰撞模型 |
4.2.2 颗粒曳力模型 |
4.3 气相模型 |
4.4 模型算法 |
4.4.1 模拟计算平台 |
4.4.2 自适应时间步长 |
4.4.3 颗粒局部搜索方法 |
4.4.4 模型求解算法 |
4.4.5 并行算法优化 |
4.5 边界及初始条件的设置 |
4.5.1 反应器几何结构及网格划分 |
4.5.2 数值计算方法 |
4.6 边界条件及参数设置 |
4.7 模拟结果及讨论 |
4.7.1 瞬时流化状态 |
4.7.2 流化床内的压力脉动情况 |
4.7.3 宏观尺度下的颗粒流化行为 |
4.7.4 介尺度下颗粒的混合流化特性 |
4.8 本章小结 |
参考文献 |
第五章 流化床内生物质热解DEM-CFD模拟研究 |
5.1 引言 |
5.2 模型概述 |
5.3 气相模型 |
5.4 颗粒相模型 |
5.4.1 颗粒描述方法 |
5.4.2 颗粒传热模型 |
5.5 热解动力学模型 |
5.6 数值模拟对象 |
5.6.1 物理模型 |
5.6.2 模型参数设定 |
5.7 流化床内生物质热解模拟结果及讨论 |
5.7.1 模型验证 |
5.7.2 不同温度下的热解产物生成率 |
5.7.3 不同温度下生物质质量变化 |
5.7.4 表观气速对生物质颗粒热解的影响 |
5.8 小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 本文研究不足及展望 |
附录 A |
附录 B |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(5)惰性粒子流化床干燥的最大进液量研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 论文选题意义和研究内容 |
1.2.1 论文选题意义 |
1.2.2 论文研究内容 |
1.3 论文创新 |
第二章 文献综述 |
2.1 引言 |
2.2 惰性粒子流化床干燥的简介 |
2.2.1 流化床干燥 |
2.2.2 惰性粒子流化床干燥 |
2.3 惰性粒子流化床干燥技术的发展现状 |
2.3.1 惰性粒子流化床干燥的传热传质分析与流体动力学 |
2.3.2 惰性粒子流化床干燥器结构的优化与改造 |
2.3.3 惰性粒子流化床的工业应用和发展前景 |
2.4 惰性粒子流化床干燥的研究方向 |
2.4.1 惰性粒子流化床流化机理 |
2.4.2 惰性粒子流化床流化质量 |
2.5 惰性粒子流化床的聚并 |
2.5.1 聚并现象发生的机理 |
2.5.2 聚并现象的影响 |
2.6 惰性粒子流化床的聚并与最大进液量 |
2.7 惰性粒子流化床的最大进液量的研究现状 |
2.7.1 国内的研究现状 |
2.7.2 国外的研究现状 |
2.8 惰性粒子流化床的最大进液量的影响因素 |
2.8.1 惰性粒子对最大进液量的影响 |
2.8.2 流化气速对最大进液量的影响 |
2.8.3 热风温度对最大进液量的影响 |
2.8.4 物料粘度对最大进液量的影响 |
2.8.5 物料湿含量对最大进液量的影响 |
2.9 惰性粒子流化床流化质量的检测方法 |
2.9.1 压力波动产生的原因 |
2.9.2 压力波动信号的分析方法 |
2.9.3 压力波动信号的研究现状 |
2.10 小结 |
第三章 惰性粒子流化床干燥的最大进液量实验研究 |
3.1 实验设备与流程 |
3.2 实验内容与步骤 |
3.2.1 实验物料 |
3.2.2 实验内容 |
3.2.3 实验步骤 |
3.3 实验数据测量 |
3.3.1 物料粘度和惰性粒子密度 |
3.3.2 温度和湿度 |
3.3.3 进料速度 |
3.3.4 压力波动信号 |
3.4 分析方法 |
3.4.1 统计分析 |
3.4.2 频率分析 |
第四章 实验结果与讨论 |
4.1 最大进液量的评判标准的确定 |
4.2 统计分析结果与讨论 |
4.2.1 惰性粒子直径对最大进液量的影响 |
4.2.2 热风温度对最大进液量的影响 |
4.2.3 流化气速对最大进液量的影响 |
4.2.4 物料粘度对最大进液量的影响 |
4.3 频率分析结果与讨论 |
4.3.1 床层压力的频率分析 |
4.3.2 床顶部压力的频率分析 |
4.3.3 压差波动的频率分析 |
4.3.4 相干性分析 |
4.3.5 非相干性部分的功率谱密度的频率分析 |
第五章 最大进液量模型 |
5.1 量纲分析 |
5.2 最大进液量的实验模型 |
5.2.1 实验模型的建立 |
5.2.2 最大进液量模型计算值和实验值的比较 |
第六章 结论与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
1 作者简历 |
2 发明专利 |
学位论文数据集 |
(6)挡板流化床内气固流动的规律(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 横向构件的研究现状 |
1.2.1 多孔挡板和导向挡板的研究现状 |
1.2.2 旋流筛板式挡板在气液两相中的研究现状 |
1.3 气固两相流型及其特点 |
1.3.1 气固两相流化床的流型划分 |
1.3.2 气固密相流化床各流型的特点 |
1.4 气固流化床中压力脉动信号的研究现状 |
1.5 压力脉动信号的分析方法 |
1.5.1 时域分析 |
1.5.2 频域分析 |
1.5.3 小波分析 |
1.6 课题的研究内容 |
第二章 实验设计 |
2.1 实验装置及流程 |
2.2 实验条件与测试方法 |
2.3 表观气速的计量及分布板均匀布气的条件 |
2.3.1 表观气速的计量 |
2.3.2 分布板均匀布气的条件 |
2.4 压力脉动信号的预处理及分析方法 |
2.4.1 压力脉动信号的预处理 |
2.4.2 压力脉动信号的标准偏差分析 |
2.4.3 压力脉动信号的功率谱密度分析 |
第三章 压力脉动特性及挡板有效破碎气泡的作用域 |
3.1 压力及压降分布特性及其随表观气速的变化规律 |
3.1.1 床层内气固流动现象及其随表观气速的变化规律 |
3.1.2 床层内轴向平均压力及其随表观气速的变化规律 |
3.1.3 床层内轴向单位压降及其随表观气速的变化规律 |
3.2 压力脉动标准偏差特性及其随表观气速的变化规律 |
3.3 床面波动高度特性及其随表观气速的变化规律 |
3.4 压差脉动标准偏差特性及其随表观气速的变化规律 |
3.5 压力脉动功率谱密度特性及其随表观气速的变化规律 |
3.5.1 自由床h=0.45m处压力脉动功率谱密度分析 |
3.5.2 挡板床h=0.45m处压力脉动功率谱密度分析 |
3.6 小结 |
第四章 初始装料高度对气固两相流动特性的影响 |
4.1 压力脉动标准偏差特性及其随初始装料高度的变化规律 |
4.2 挡板有效破碎气泡作用域及其随初始装料高度的变化规律 |
4.3 压力脉动功率谱密度特性及其随初始装料高度的变化规律 |
4.4 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的相关科研成果 |
致谢 |
(7)气固流化床中特征流动结构对传热特性影响机制的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与科学意义 |
1.2 本研究主要工作 |
第二章 文献综述 |
2.1 气固流化床的气泡动力学 |
2.1.1 气泡动力学的实验研究 |
2.1.2 气泡动力学的模拟研究 |
2.1.3 颗粒涡结构的实验测定及模拟研究 |
2.1.4 气泡的调控手段 |
2.2 喷液流化床中湿颗粒行为 |
2.2.1 湿颗粒流态化及团聚行为 |
2.2.2 喷液流化床的云区表征 |
2.3 特征流动结构与传热特性的相互作用规律 |
2.4 课题提出 |
符号说明 |
参考文献 |
第三章 模拟方法及实验设置 |
3.1 基于颗粒动理学理论的流体力学模型 |
3.1.1 守恒方程 |
3.1.2 相间动量交换本构方程 |
3.1.3 基于固相流变学的守恒方程 |
3.2 气固传热模型 |
3.3 流化床静电模型 |
3.4 多相喷液模型 |
3.4.1 相间动量和质量交换 |
3.4.2 相间传质和传热 |
3.4.2.1 相间传质模型 |
3.4.2.2 相间传热模型 |
3.5 实验装置和数据处理方法 |
3.5.1 实验装置 |
3.5.1.1 拟二维床实验装置 |
3.5.1.2 三维床实验装置 |
3.5.2 数据处理方法 |
3.5.2.1 压力脉动时域处理方法 |
3.5.2.2 压力脉动频域处理方法 |
符号说明 |
参考文献 |
第四章 气固流化床单气泡气体交换及传热的CFD模拟 |
4.1 引言 |
4.2 模拟体系 |
4.2.1 单孔射流气固流化床 |
4.2.2 初始设置和边界条件 |
4.2.3 泊松方程求解器及静电第一定律验证 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 气固流化床单气泡动力学 |
4.3.1.1 气泡演变过程 |
4.3.1.2 气泡对气、固流型的影响 |
4.3.1.3 单气泡气体穿流量 |
4.3.1.4 颗粒涡演变过程与局部传热系数分布 |
4.3.2 静电对单气泡气泡动力学的影响 |
4.3.2.1 静电对气泡直径和气泡速度的影响 |
4.3.2.2 静电对气体穿流量的影响 |
4.3.2.3 静电系统中颗粒涡演化过程与局部传热系数分布 |
4.4 本章结论 |
符号说明 |
参考文献 |
第五章 射流鼓泡流化床中气泡及传热特性的CFD模拟 |
5.1 引言 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 射流鼓泡流化床的气泡特性 |
5.2.1.1 气泡生成及气泡演变 |
5.2.1.2 空隙率分布 |
5.2.1.3 气泡混沌特性 |
5.2.2 射流鼓泡流化床的颗粒脉动特性 |
5.2.2.1 颗粒脉动速度 |
5.2.2.2 颗粒温度 |
5.2.2.3 基于杂化模型的颗粒轨迹模拟 |
5.2.3 射流鼓泡流化床的气体穿流和传热行为 |
5.2.3.1 静电对穿流量和相间传热的影响 |
5.2.3.2 静电对气固局部传热系数的影响 |
5.3 本章结论 |
符号说明 |
参考文献 |
第六章 湿颗粒流化床气泡行为及流型转变的实验研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验装置与数据处理方法 |
6.2.1 湿颗粒流化床实验装置 |
6.2.2 气泡直径计算方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 湿颗粒流化床的流型转变规律 |
6.3.2 湿颗粒流化床的气泡直径变化规律 |
6.3.3 湿颗粒流化床聚团生成判据 |
6.4 本章结论 |
符号说明 |
参考文献 |
第七章 喷液流化床气泡行为及传热特性的实验研究 |
7.1 引言 |
7.2 实验装置和方法 |
7.2.1 实验装置 |
7.2.2 可逆温感变色颗粒制备及表征 |
7.2.3 基于DIA的气泡参数和低温颗粒数量统计 |
7.2.4 基于PIV分析的颗粒参数计算 |
7.2.5 基于可逆温感变色颗粒的液体扩散路径识别 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 喷液流化床气泡分布及演化规律 |
7.3.2 喷液流化床颗粒速度场的演化规律 |
7.3.3 喷液流化床多区传热模型 |
7.4 本章结论 |
符号说明 |
参考文献 |
第八章 喷液流化床流体力学特性与传热特性的CFD模拟 |
8.1 引言 |
8.2 喷液模型实验及模拟验证 |
8.2.1 实验装置 |
8.2.2 模型验证 |
8.3 结果与讨论 |
8.3.1 喷液对单分散流化床流动和传热的影响 |
8.3.1.1 喷液对平均颗粒高度的影响 |
8.3.1.2 液体蒸发对喷液区特性的影响 |
8.3.1.3 喷液对传热系数的影响 |
8.3.2 喷液对双分散流化床流动和传热的影响 |
8.3.2.1 喷液对颗粒分离比的影响 |
8.3.2.2 喷液对双分散体系传热系数的影响 |
8.4 本章结论 |
符号说明 |
参考文献 |
第九章 总结与展望 |
9.1 论文研究总结与论文创新点 |
9.2 研究展望 |
博士期间发表的论文 |
作者简介 |
(8)循环流化床双床反应器中气固流动、流型及多尺度特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 测量技术 |
1.2.2 信号分析方法 |
1.2.3 压力平衡及颗粒循环特性调控研究现状 |
1.2.4 气固两相流态化过程流型识别研究现状 |
1.2.5 双床反应器间气固两相行为影响及多尺度特性研究现状 |
1.3 研究目的及研究内容 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 实验装置及分析方法 |
2.1 实验装置及物料 |
2.2 实验测量方法 |
2.2.1 压力脉动测量方法 |
2.2.2 声波测量方法 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 平均值及标准偏差分析 |
2.3.2 声能量分析 |
2.3.3 IOP标准偏差分析 |
2.3.4 多尺度分析 |
2.4 小结 |
第3章 压力平衡及颗粒循环特性调控研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 操作参数对DCFB系统中压力分布和颗粒循环流率的影响 |
3.3.2 DCFB系统压力平衡分析 |
3.4 小结 |
第4章 气固两相流态化过程流型识别研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 标准偏差分析 |
4.3.2 多尺度分析 |
4.3.3 经验公式 |
4.3.4 多种测量技术结果对比 |
4.4 小结 |
第5章 双床反应器间气固两相行为影响及多尺度特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 操作参数变化对双床反应器气固两相行为的影响 |
5.3.2 基于Hurst分析的声信号多尺度特征 |
5.3.3 介尺度结构模型 |
5.4 小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
(9)构件床内气固流动及压力脉动特性(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 流态化流型的划分 |
1.3 流化床内构件应用及研究进展 |
1.4 流化床内压力脉动特性的研究现状 |
1.5 本课题的研究内容 |
第二章 研究方法 |
2.1 实验装置及流程 |
2.2 实验介质及操作条件 |
2.3 参数测量方法及床层段测点布置 |
2.3.1 压力信号的测量 |
2.3.2 气体表观气速的测量 |
2.3.3 床层段测点布置 |
2.4 压力脉动信号的预处理 |
2.5 压力脉动信号的分析方法 |
第三章 构件床内气固流动与压力脉动特性 |
3.1 单构件床内气固流动特性 |
3.1.1 单构件床与自由床内流动现象随表观气速的变化 |
3.1.2 单构件床与自由床内床层料面波动特性 |
3.1.3 单构件床与自由床轴向压力随表观气速的变化 |
3.1.4 单构件床与自由床轴向压降随表观气速的变化 |
3.2 单构件床内压力脉动特性 |
3.2.1 单构件床与自由床内压差脉动标准偏差随表观气速的变化 |
3.2.2 单构件床与自由床内压力脉动标准偏差随表观气速的变化 |
3.3 床层装料高度对单构件床内气固流动的影响 |
3.3.1 床层装料高度对上部床层料面波动的影响 |
3.3.2 床层装料高度对床内压力的影响 |
3.3.3 床层装料高度对床内压降的影响 |
3.4 床层装料高度对单构件床内压力脉动的影响 |
3.4.1 床层装料高度对压力脉动标准偏差的影响 |
3.4.2 床层装料高度对压差脉动标准偏差的影响 |
3.5 双构件床内压力脉动特性 |
3.5.1 双构件床与单构件床内压差脉动标准偏差随表观气速的变化 |
3.5.2 双构件床与单构件床内压力脉动标准偏差随表观气速的变化 |
第四章 结论 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
致谢 |
(10)稠密气固流中颗粒聚团的流体力学特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 颗粒流体系统 |
1.2 流态化 |
1.2.1 鼓泡流态化 |
1.2.2 湍动流态化 |
1.3 两相流模型 |
1.4 介观两相结构的识别 |
1.5 颗粒聚团的研究 |
1.5.1 稀相床中的颗粒聚团 |
1.5.2 密相床中的颗粒聚团 |
1.5.3 颗粒团聚物模型 |
1.5.4 聚团尺寸测量方法 |
1.6 气泡尺寸测量方法 |
1.6.1 压力脉动法 |
1.6.2 光纤法 |
1.7 超细颗粒流态化特征 |
1.8 文献综述小结 |
第2章 实验装置、研究内容及测量方法 |
2.0 实验装置及流程 |
2.1 实验介质及操作条件 |
2.1.1 实验介质 |
2.1.2 实验条件 |
2.2 测量仪器及测试方法 |
2.3 测点布置 |
2.4 数据处理方法 |
2.4.1 GUI程序的编写 |
2.4.2 数据的读取与打开 |
2.4.3 原始数据的转化与波形图的绘制 |
2.4.4 各项流体力学参数的计算 |
2.4.5 概率分布图的绘制 |
2.4.6 数据的存储 |
2.5 速度的计算 |
2.6 颗粒聚团的计算 |
2.6.1 颗粒聚团的识别 |
2.6.2 颗粒聚团各项参数的计算 |
2.7 本章小结 |
第3章 介尺度两相结构的识别 |
3.1 瞬时固含率信号的统计模型 |
3.2 气泡相阈值的确定 |
3.2.1 三阶统计矩法(偏斜度法)计算阈值 |
3.2.2 三阶统计矩法(偏斜度法)的简化 |
3.3 本章小结 |
第4章 FCC颗粒在流化床反应器内的流动特性 |
4.1 固含率时间序列信号特征 |
4.2 两相固含率概率密度分布 |
4.3 气泡相平均固含率与标准差 |
4.4 乳化相平均固含率与标准差 |
4.5 聚团相平均固含率与体积分率 |
4.6 颗粒聚团的生成频率 |
4.7 颗粒聚团的持续时间 |
4.8 颗粒聚团的速度 |
4.9 颗粒聚团的弦长 |
4.10 气泡速度计算 |
4.11 本章小结 |
第5章 混合颗粒在流化床反应器内的流动特性 |
5.1 固含率时间序列信号特征 |
5.2 两相固含率概率密度分布 |
5.3 气泡相平均固含率与标准差 |
5.4 乳化相平均固含率与标准差 |
5.5 聚团相平均固含率与体积分率 |
5.6 颗粒聚团的生成频率 |
5.7 颗粒聚团的持续时间 |
5.8 颗粒聚团的速度 |
5.9 颗粒聚团的弦长 |
5.10 气泡速度计算 |
5.11 本章小结 |
第6章 结论 |
附录A Matlab程序 |
附录A.1 GUI程序的编写 |
附录A.2 数据的读取与打开 |
附录A.3 原始数据的转化与波形图的绘制 |
附录A.4 各项流体力学参数的计算 |
附录A.5 概率分布图的绘制 |
附录A.6 数据的存储 |
附录A.7 颗粒聚团各项参数的计算 |
附录A.8 各项速度计算的程序 |
附录A.9 三阶统计矩法计算气泡相阈值程序 |
附录A.10 三阶统计矩简化法计算气泡相阈值程序 |
附录B 符号说明 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
四、流化床压力脉动信号时间延迟相关性(论文参考文献)
- [1]气-固微型流化床流型及压差波动信号分析[D]. 史亚琪. 烟台大学, 2021(11)
- [2]喷动流化床内B类颗粒流动规律与团聚特性研究[D]. 付爽. 江南大学, 2021
- [3]气固流化床流型的表征与识别[D]. 王建斌. 东南大学, 2020
- [4]流化床内生物质与床料颗粒混合流动特性研究及热解过程DEM-CFD数值模拟[D]. 王恒. 东南大学, 2020
- [5]惰性粒子流化床干燥的最大进液量研究[D]. 李金. 浙江工业大学, 2020(02)
- [6]挡板流化床内气固流动的规律[D]. 梁凯光. 河北工业大学, 2019(06)
- [7]气固流化床中特征流动结构对传热特性影响机制的研究[D]. 王浩同. 浙江大学, 2019
- [8]循环流化床双床反应器中气固流动、流型及多尺度特性研究[D]. 杨磊. 湘潭大学, 2018(02)
- [9]构件床内气固流动及压力脉动特性[D]. 时瑶. 河北工业大学, 2018(07)
- [10]稠密气固流中颗粒聚团的流体力学特性的研究[D]. 李志鹏. 中国石油大学(北京), 2018(01)