湍動流化床過渡段的流體力學(xué)研究.pdf

1、湍動流態(tài)化是介于鼓泡流態(tài)化與快速流態(tài)化之間的一種過渡流型。湍動床的一個重要特征，是密相段與稀相段之間的過渡段在床層中所占比例很大，在反應(yīng)器中起著至關(guān)重要的作用，同時過渡段中固含率沿軸向和徑向的分布都極不均勻，其規(guī)律還未得到清楚認(rèn)識。本論文針對湍動床過渡段的流體力學(xué)展開實驗與CFD模擬研究，主要包括以下幾方面內(nèi)容:
　　1.湍動床光纖測量信號的校正與數(shù)據(jù)處理:在比較多種測量方法的基礎(chǔ)上選擇光纖測量方法同時測定固含率與顆粒速度。對顆粒

2、濃度與速度信號分別進(jìn)行標(biāo)定與校正，獲得濃度標(biāo)定曲線并給出閾值剔除法作為速度信號的校正措施。發(fā)展出一種新的顆粒時均速度互相關(guān)測量法，適用于湍動流型下的顆粒時均速度測量。
　　2.湍動床過渡段固含率分布及影響規(guī)律:對湍動床過渡段固含率分布和脈動參數(shù)的測量表明，床中固含率的軸向分布呈現(xiàn)S型或指數(shù)型。固含率軸向與徑向分布都在過渡段內(nèi)出現(xiàn)最大梯度，表明該處分布最為不均勻。表觀氣速和靜床高的變化將導(dǎo)致S型和指數(shù)型分布的相互轉(zhuǎn)變，并且對過渡段底

3、部與壁面附近影響最大。概率密度分布表明，在靜床高較小時，床層下部呈現(xiàn)氣含率的雙峰型分布。提出一個修正的三段曳力模型來考慮顆粒團(tuán)聚的影響，能較好地模擬過渡段的固含率分布。
　　3.湍動床過渡段顆粒速度分布特征及影響規(guī)律:根據(jù)顆粒速度分布將湍動床在軸向上分成6個區(qū)域。結(jié)合模擬結(jié)果，討論了上部出口減速區(qū)與下部過渡段減速區(qū)的產(chǎn)生機(jī)理與變化規(guī)律。上部減速區(qū)由擴(kuò)大段導(dǎo)致，下部減速區(qū)則是固含率分布與氣速分布共同作用的結(jié)果。隨著流化段高度減小，上

4、部減速區(qū)下降，相鄰的充分發(fā)展區(qū)與加速區(qū)縮短乃至消失;下部減速區(qū)的位置隨靜床高的增加而升高，隨表觀氣速的增大而下移。
　　4.環(huán)隙式湍動床過渡段中的顆粒分布規(guī)律:對湍動床(TFB)與加入立管形成的環(huán)隙式湍動床(A-TFB)的測量表明，兩者固含率軸向分布隨表觀氣速與靜床高的變化規(guī)律相似，但A-TFB過渡段更短。固含率軸向分布、概率密度分布與能譜分布均表明，低氣速下立管對氣固相湍動具有阻礙作用，使得A-TFB下部流型更趨近鼓泡狀態(tài)，而高