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气固提升管充分发展段的颗粒浓度与预测

作　者: 余江涛
导　师: 黄卫星
学　校: 四川大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 循环流化床 提升管 气固两相流 颗粒浓度 操作区域
分类号: TQ028
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


气固提升管中颗粒的流动行为和浓度分布对气固两相流过程模拟、两相之间及其与设备壁面的传热传质研究、以及上行气固两相流设备的研究与设计都有重要的学术意义和工程价值。本文以系统的操作条件范围内获得的气固提升管内轴向压力梯度和局部颗粒浓度的大量实验测试数据为基础，结合现有文献研究成果，对气固提升管充分发展段的颗粒浓度分布及相关问题进行了研究。 通过对提升管截面平均颗粒浓度分布及操作条件的分析，确定了充分发展段颗粒浓度随操作条件变化的定量规律，由此并结合对现有关联式及其操作条件的综合分析，提出了新的充分发展段平均颗粒浓度预测关联式，其预测值与实验结果吻合良好；根据表观气速的不同，该式可将现有文献关联式的预测结果统一起来，阐明了其预测结果之间出现较大差异的原因；为建立更为完善的上行气固两相流预测模型提供了具有重要参考价值的成果。 分析循环流化床实验装置操作条件，指出了影响装置极限操作条件的四个主要因素；从能量平衡和压力平衡观点，阐明了影响极限操作条件曲线的内在原因：表观气速较低时，极限颗粒循环量主要由气体能量与颗粒相流动所需能耗的平衡关系所确定，表观气速较高时，极限颗粒循环量主要取决于伴床中流化颗粒的静压与提升管底部气相压力的平衡关系；同时还提出了充分发展操作区域的边界方程；对循环流化床装置的工艺设计和实际操作具有重要指导意义。 对比颗粒表观浓度与实测浓度，从动量传递过程原理出发，提出了气固两相与提升管管壁摩擦压降的计算式并得到了充分发展段表观颗粒浓度的修正式；同时，建立颗粒-流体整体动量守恒及颗粒动量守恒方程并引入新的曳力系数，得到加速段的修正浓度表达式。所得修正浓度与实际浓度吻合良好。研究结果对采用压差法获取真实浓度、以及提升管反应器内气固两相动力学的研究和工程实际中反应器操作过程的在线监测具有重要实用价值。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 绪论  7-19
  1.1 流态化简介  7-11
  1.2 循环流化床及其特点  11-12
  1.3 循环流化床的结构及其操作条件  12-13
  1.4 循环流态化技术的发展  13-15
  1.5 气-固提升管中固体颗粒浓度的研究  15-17
  1.6 主要研究内容与目的  17-19
第二章 实验装置与颗粒浓度测试方法  19-29
  2.1 实验装置  19-21
  2.2 颗粒浓度的实验测试方法  21-24
    2.2.1 断面成像技术  21-22
    2.2.2 光纤探头浓度测量法  22-23
    2.2.3 电容探头测量技术  23
    2.2.4 压差法  23-24
  2.3 实验过程与数据测试  24-29
    2.3.1 实验过程  24-25
    2.3.2 实验测试的主要参数  25-29
      2.3.2.1 表观气速U_g测量  25
      2.3.2.2 颗粒循环量G_s测量  25
      2.3.2.3 颗粒浓度的测量  25-27
      2.3.2.4 压力梯度的测量  27-29
第三章 充分发展段的颗粒浓度及操作区域  29-40
  3.1 引言  29
  3.2 充分发展平均颗粒浓度的研究  29-31
  3.3 充分发展段的平均颗粒浓度及其影响因素  31-35
    3.3.1 提升管中颗粒浓度分布的基本形态  31-32
    3.3.2 充分发展段的确定及颗粒浓度计算  32-33
    3.3.3 颗粒循环量对充分发展段平均颗粒浓度的影响  33-34
    3.3.4 表观气速的影响  34-35
  3.4 充分发展段平均颗粒浓度预测模型  35-36
  3.5 循环流化床的操作区域  36-39
    3.5.1 循环流化床的极限操作区域  36-38
    3.5.2 充分发展段的操作区域  38-39
  3.6 小结  39-40
第四章 颗粒表观浓度与实际浓度的差异及其修正  40-56
  4.1 引言  40-41
  4.2 提升管表观颗粒浓度的测试与计算  41-43
  4.3 提升管实际颗粒浓度的测试与计算  43
  4.4 表观与实际颗粒浓度的差异  43-46
  4.5 充分发展段表观颗粒浓度的修正  46-50
    4.5.1 气固两相流与管壁的摩擦压降  46-47
    4.5.2 颗粒浓度的修正  47-48
    4.5.3 修正浓度与实际颗粒浓度的比较  48-50
  4.6 加速段表观颗粒浓度的预测模型  50-55
    4.6.1 颗粒动量守恒方程  50-52
    4.6.2 表观颗粒浓度的修正  52-55
    4.6.3 实验验证  55
  4.7 小结  55-56
第五章 结论  56-58
符号表  58-60
参考文献  60-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 分离过程
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