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离心流化床中气固流态化行为的研究

作　者: 周进
导　师: 黄卫星
学　校: 四川大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 离心流化床超重力场气固流态化颗粒聚团颗粒干燥
分类号: TQ021
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

气固离心流态化是一种超重力气-固接触技术,其气固两相间的相互作用和传质传热效率远高于传统重力流化床。研究离心力场条件下气固两相的流化行为,建立离心场气固流态化动力学模型,不仅对完善流态化学科理论体系及进一步的传热传质研究有重要学术价值,同时对离心流化床装备的应用开发和设计有重要实际意义。　论文从离心流化床的操作控制和气泡尺寸的影响因素两个方面阐明了离心流化床抑制气泡生成和长大、实现散式流态化(或控制流态化质量)的原理。根据Geldart 颗粒分类思想,以Ergun方程为基础,考虑粘性力与惯性力的相对大小,新建立了B/D 类颗粒的边界方程。通过将超重力因子引入边界方程,得到了超重力场中颗粒分类的边界方程。方程表明,随超重力因子的增加,C/A、A/B 和B/D 颗粒边界将发生移动,从而揭示了离心流化床中颗粒流化特性的转变机理。这一结果为在离心流化床中实现C 类颗粒的流化提供了理论依据,对流态化实际生产操作有重要意义。通过引入超重力修正传统重力场下的颗粒自然聚团准数,表明了在离心流化床中可通过增加有效重力来克服粘性剪切力,从而使颗粒从聚团表面脱落,进一步揭示了超重力场促进聚式流态化向散式化转变、改善流化质量的机理。　根据动量守恒原理分析离心场中床层的受力,建立了离心力场气固流态化体系床层压降预测的动力学模型,通过对床层压降和流化速度的模型预测值与实验结果进行了分析比较表明,对于第一类压降变化关系,模型理论预测的结果与实验结果相一致。针对模型预测第二类压降变化关系(压降随气速增加反而降低)时与实验结果差异较大,首次考虑气流干扰导致颗粒滑移对有效重力的影响,提出改进模型。与实验结果比较,改进模型预测结果可靠性显著提高。最后还对离心流化床中气固两相的传热及其影响因素进行了初步分析。

全文目录

第一章绪论  8-26
  1.1 气固流态化概述  8-12
    1.1.1 传统气固流态化主要优点  9-10
    1.1.2 传统气固流态化主要应用领域  10-11
    1.1.3 传统气固流态化主要不足  11-12
  1.2 离心流化床的应用研究及进展  12-21
    1.2.1 离心流态化的特点  12-13
    1.2.2 传质传热研究  13-16
    1.2.3 流化速度及床层压降研究  16-20
    1.2.4 气泡行为的研究  20
    1.2.5 超细粉颗粒的应用研究  20-21
    1.2.6 含尘尾气的过滤和净化  21
  1.3 离心流化床设备及其开发  21-23
  1.4 应用领域展望  23-24
    1.4.1 医药、食品行业热敏性物质的快速干燥  23-24
    1.4.2 煤的液化  24
    1.4.3 超细粉体(Geldart C类颗粒)的流化  24
  1.5 课题的提出和主要研究内容  24-26
第二章超重力对气固流态化行为的影响  26-40
  2.1 气固流态化的基本流型  26-28
  2.2 离心场条件下实现散式流态化的原理  28-29
  2.3 Geldart 颗粒分类及颗粒流化特性  29-31
  2.4 颗粒分类的边界方程  31-34
    2.4.1 C/A 类颗粒的边界方程  31
    2.4.2 A/B 类颗粒的边界方程  31-33
    2.4.3 B/D 类颗粒的边界方程  33-34
  2.5 超重力对颗粒分类的影响  34-35
  2.6 颗粒的聚团及其超重力的影响  35-38
    2.6.1 传统重力场中颗粒的聚团准数  36-37
    2.6.2 超重力场中颗粒的聚团准数  37-38
  2.7 小结  38-40
第三章离心流化床压降预测动力学模型  40-55
  3.1 离心流化床动量守恒方程  41-47
    3.1.1 固定床阶段动量守恒方程  41-45
    3.1.2 流化阶段动量守恒方程  45-47
  3.2 流化速度  47-48
    3.2.1 初始流化速度  47
    3.2.2 中间流化速度  47-48
    3.2.3 完全流化速度  48
    3.2.4 平均流化速度  48
  3.3 空隙率函数模型  48-49
  3.4 床层膨胀  49-50
  3.5 床层压降  50-51
  3.6 不同操作条件对压降影响的理论分析  51-54
    3.6.1 不同转速对压降的影响  51-52
    3.6.2 不同床厚对压降的影响  52-53
    3.6.3 颗粒直径不同对压降的影响  53-54
    3.6.4 不同颗粒对压降的影响  54
  3.7 小结  54-55
第四章实验验证及模型的改进  55-65
  4.1 方程的简化  55-58
  4.2 计算结果及讨论  58-61
  4.3 模型的改进  61-64
  4.4 小结  64-65
第五章离心流化床中气固两相传热分析  65-74
  5.1 前言  65
  5.2 流化床内气固之间传热系数  65-73
    5.2.1 传统流化床中的气固传热系数  65-66
    5.2.2 离心流化床传热系数及其影响因素  66-69
    5.2.3 流化床传热系数的比较  69-73
  5.3 小结  73-74
第六章结论  74-75
符号表  75-78
参考文献  78-81
硕士生期间发表的论文  81-82
声明  82-83
致谢  83

离心流化床中气固流态化行为的研究

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