氣液固循環(huán)流化床自組織結(jié)構(gòu)可視化研究.pdf

1、自組織現(xiàn)象是指自然界中自發(fā)形成的宏觀時空有序結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，是十分普遍的自然和社會現(xiàn)象。自然界中典型的自組織現(xiàn)象有：Bé nard流體的對流花紋、Belousov-Zhabotinsky化學振蕩花紋與化學波、激光器中的自激振蕩等。流態(tài)化系統(tǒng)也常出現(xiàn)自組織流動現(xiàn)象，流化的固體顆粒自發(fā)地以聚團形式有規(guī)律運動，氣泡及其尾渦做螺旋式上升運動等。對氣液固循環(huán)流化床（Gas-Liquid-solid circulating Fluidized Bed，G

2、LSCFB）體系內(nèi)的自組織流動結(jié)構(gòu)，尤其是顆粒團聚行為以及氣泡與顆?；旌蠄F聚行為等開展研究，可以增加對系統(tǒng)的基礎(chǔ)理解，并為改善其傳質(zhì)、傳熱性能，開發(fā)高效流化床反應器提供理論依據(jù)，從而具有重要的理論意義和實踐價值。但國內(nèi)外這方面的報道較匱乏。 本文設(shè)計和建立了一套氣-液-固循環(huán)流化床裝置，通過搭建CMOS高速攝像測試系統(tǒng)，對GLSCFB上行床及下行床內(nèi)的自組織團聚行為進行了較為系統(tǒng)的實驗研究。分別以成顆粒團聚狀態(tài)顆粒數(shù)和成混合團聚

3、狀態(tài)顆粒數(shù)占總顆粒數(shù)的比率以及成混合團聚狀態(tài)氣泡數(shù)占總氣泡數(shù)的比率等幾個物理量為目標函數(shù)，考察了操作條件、流體物性和顆粒物性等對GLSCFB內(nèi)團聚行為的影響，得到了一些結(jié)果。在GLSCFB內(nèi)存在的顆粒團聚體以二、三重顆粒團居多，混合團聚體一般以一個氣泡夾帶二至四個顆粒所組成的混合團聚體居多。在本實驗研究操作條件范圍內(nèi)，顆粒團聚體的平均生命周期維持在0.07 s左右，而混合團聚體的平均生命周期受外界影響較大，變化范圍為0.02～0.07