加压气固磁稳定床性能研究

论文摘要

磁稳定床（MSFB）反应器具有重要的工业应用价值。目前关于加压下的磁稳定床反应器的设计与放大缺乏必要的基础数据,因此需要对加压下的磁稳定床的流体力学、传质、传热等性能进行系统研究。本实验以130～197μm的SRNA-4工业催化剂为固相、空气为气相,在表压P=0～1.6 MPa、Φ80mm并流向上的磁场流化床中对气固体系加压流化床的流体力学、传质、传热性能进行了研究。通过测定床层的压降曲线及压力波动测量了磁场强度、操作压力对于最小流化速度、最小鼓泡速度的影响,研究结果表明最小流化速度与场强（H=0～30 KA/m）、压力（P=0～1.6 MPa）无关;最小鼓泡速度随着场强、压力的升高而升高。考察了场强、压力、操作气速对于床层压降的影响,结果表明压降随场强、压力的升高而下降,随操作气速升高而升高,然后达到一个平稳值。采用电加热金属薄膜式表面测温法实验研究了磁稳定床的气固传热特性,结果表明:气固传热系数随场强升高而下降,随压力升高而升高,随气速升高而升高进而达到一个平稳值。与普通流化床相比,同样操作条件下的磁稳定床的气固传热系数要小,随着压力的提高不同场强下磁稳定床的气固传热系数都是升高的,场强为零、表压为0.9 MPa时的气固传热系数比场强为零、表压为0 MPa下的气固传热系数高大约11.5%。测量了气固流化床中浸入固体与床层之间的传质系数,研究了场强、表观气速、压力、床层位置对于传质系数的影响。研究结果表明场强、压力的升高使得传质系数降低,但是传质系数并没有像扩散系数随压力升高急剧降低一样的趋势;表观气速的提高使得气固传质系数升高,进而达到稳定值之后降低;在充分流化的条件下,气固传质系数与床层的轴向、径向位置无关。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 气固流化床流体力学研究进展
• 1.2 气固传质实验研究
• 1.2.1 气固传质研究方法
• 1.2.2 萘升华实验技术概述
• 1.2.3 萘升华实验技术的优点
• 1.2.4 萘升华实验技术的缺点及克服手段
• 1.3 气固传热研究
• 1.3.1 常压下气固传热研究状况
• 1.3.2 压力对气固传热系数的影响
• 1.4 本课题组的研究进展
• 1.5 论文工作的提出
• 第二章 加压气固磁稳定床流体力学研究
• 2.1 实验说明
• 2.1.1 实验装置及基本实验条件
• 2.1.2 实验物系
• 2.2 数据采集与处理
• 2.2.1 最小鼓泡速度的确定
• 2.2.2 平均空隙率的确定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 床层压降
• 2.3.2 最小流化速度
• 2.3.3 压力对空隙率的影响
• 2.3.4 鼓泡速度
• 2.3.5 气速、场强、压力对床层结构和操作状态的影响-简单流型图
• 2.4 小结
• 第三章 加压气固磁稳定床传质特性研究
• 3.1 萘升华测量气固传质的测量方法和原理
• 3.2 萘的性质及萘试件制作
• 3.3 实验说明
• 3.3.1 实验装置流程图
• 3.3.2 实验物系
• 3.4 颗粒摩擦对传质系数测定的影响测定方法
• 3.4.1 实验装置
• 3.4.2 实验原理
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 颗粒的流化特性
• 3.5.2 距分布板34.2cm处不同磁场强度下气固传质系数随表观气速的变化
• 3.5.3 径向分布
• 3.5.4 轴向分布
• 3.5.5 颗粒摩擦对传质系数影响的测定
• 3.5.6 常压下本文中传质系数与其他文献的对比
• 3.5.7 压力对于气固传质系数的影响
• 3.5.8 气固传质数据拟合
• 3.6 小结
• 第四章 加压磁稳定床传热特性的研究
• 4.1 试验装置与流程
• 4.2 测试方法
• 4.2.1 床层与浸没加热体之间的传热测试方法
• 4.2.2 温度压力对于传热各影响因素的影响
• 4.2.3 浸入单相流体的圆柱体周围流场分布
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 传热系数随时间的波动曲线
• 4.3.2 加热棒不同位置的传热系数随表观气速和磁场强度的变化
• 4.3.3 气体表观速度和磁场强度对平均传热系数的影响
• 4.3.4 压力对传热系数的影响
• 4.3.5 传热系数关联式
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 符号说明
• 致谢