粘性大颗粒流态化研究

论文摘要

粘性大颗粒流态化属于气固两相流动问题,在实际的生产过程中非常容易出现结团及死床。本文主要对粘性大颗粒流态化过程进行了详细的实验研究与理论分析,旨在通过对粘性大颗粒流态化和粘结现象的深入分析,获得颗粒流态化和粘结的规律,并建立一种颗粒结团的早期预报方法。论文建立了二维和三维可视化实验系统,并借助于高速摄像方法,进行了粘性大颗粒流态化过程的实验研究与理论分析,获得的结论主要有:研究了粘性大颗粒的粘结规律。从正常流态化到绝大部分颗粒粘结在床内不动,主要分为两个阶段:前一个阶段是速度较慢的粘结核的形成及长大阶段,第二个阶段是速度很快的粘结块形成及死床阶段。粘结核的出现位置主要在布风板的低速区,诸如近壁附近。研究了粘性大颗粒的流化规律。随床层物料的增加,床层压降增加而临界流化风速不变。采用软球模型对颗粒流化过程进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比,表明数值计算能比较准确地模拟无粘大颗粒的流态化现象。为了能建立一种较好的粘性颗粒结团的早期预报方法,本文对多种线性和非线性数据处理方法进行了对比分析,结果表明:与常见的压力均值和标准偏差方法相比,基于混沌理论的S吸引子方法可以较早地预报粘结的开始,以及粘结过程的变化速度,可用于粘性颗粒流态化结团过程的早期预报。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 课题研究的工业背景
• 1.1.2 流态化应用中存在的问题
• 1.2 粘性大颗粒的研究现状及进展
• 1.2.1 颗粒分类及不同流型
• 1.2.2 流型转变的研究
• 1.2.3 影响流化床流化状态的因素
• 1.2.4 对流态转变原因的研究
• 1.3 粘性大颗粒流态化过程的研究现状
• 1.3.1 工程应用方面的研究
• 1.3.2 理论方面的研究
• 1.4 改进粘性大颗粒流态化方法
• 1.4.1 表面改良或加外力场
• 1.4.2 床体结构的影响
• 1.5 以往研究中的不足
• 1.6 本论文的目的和主要内容
• 第2章 二维可视化研究
• 2.1 实验装置及实验工况
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 实验用原料
• 2.2 常温实验
• 2.3 升温实验
• 2.3.1 颗粒的粘结过程
• 2.3.2 颗粒粘结分析
• 2.3.3 压力与床体的运动状态
• 2.3.4 消除粘结的方法研究
• 2.4 二维无粘模拟
• 2.4.1 数学物理模型
• 2.4.2 初始条件以及边界条件
• 2.4.3 模拟结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 粘性大颗粒结团早期预报
• 3.1 粘性大颗粒三维流态化特征
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验用原料
• 3.1.3 加热次序的选择
• 3.1.4 操作范围的选择
• 3.1.5 三维实验过程
• 3.1.6 三维实验粘结规律
• 3.2 压力分析方法概述
• 3.2.1 线性分析方法
• 3.2.4 非线性分析
• 3.3 本文采用的分析方法
• 3.3.1 平均压降的方法
• 3.3.2 压力波动强度的方法
• 3.3.3 压力波动的小波分析
• 3.3.4 S 吸引子的分析方法
• 3.3.5 有关参数的选取
• 3.3.6 计算过程
• 3.4 S 吸引子计算分析
• 3.4.1 程序正确性的检验
• 3.4.2 S 值与取点个数的影响
• 3.4.3 风速对粘结的影响
• 3.4.4 几种不同方法计算结果比价
• 3.4 结论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果