导向管及其结构对喷动流化床物料流动特性的影响

为开发生物质快速热解反应器,设计并建立了一内径为0.15 m、高度为1.04 m的导向喷动流化床冷模试验装置,在冷态试验条件和喷动气速、流化气速相同的情况下,考察了导向管内径、安装高度、长度对混合物料流动特性的影响.研究表明,固体循环速率、床层压降、中心喷泉高度随导向管内径的增加而增加;导向管长度为0.45 m时,固体循环速率和中心喷泉高度最大,床层压降最小;随导向管安装高度的增加,固体循环速率先增加后减小,需综合考虑喷动气的旁路与卷吸作用的平衡.     

开孔支管旋转导向管喷动床干燥油菜籽试验

为了改善旋转导向管喷动床环隙区的干燥性能,提出了附带支管的旋转导向管喷动床的新设计方案,采用油菜籽为原料,研究此新型喷动床的干燥性能。分别以单位质量水的热耗值、油菜籽的最高温度和干燥过程中油菜籽在喷动床柱体中的平均温度为试验指标,对支管式旋转导向管喷动床按L16(45)正交试验设计方法进行了风温、风量、导喷距及支管孔开放率4因素4水平的正交试验,得到以单位质量水热耗值为指标的最优干燥工艺为：风温130.0℃、标态风量为 58.0 m3/h、导喷距75.0 mm、开孔支管的孔开放率67%,最优工艺下单位质量水分热耗值为2736.8 kJ/kg,比不带支管的旋转导向管喷动床的最优值3941.4 kJ/kg低,说明支管的引入能够降低干燥热耗,可考虑用于放大柱锥形喷动床。     

烘焙林业废弃物生物质与煤粉不同配比混合颗粒的流化特性

为考察烘焙林业废弃物生物质与煤粉二元混合物的流化特性,在自行搭建的流化试验装置上,进行不同质量配比的烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统的流化试验,获得该系统的流化特性曲线,并在此基础上确定二元混合颗粒的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度等特征速度,进而获得“组分-特征速度”的相平衡图,探讨烘焙生物质质量分数（0,20%,40%,60%,80%和100%）对二元混合颗粒流化特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度的经验公式。结果表明,煤粉颗粒与烘焙生物质颗粒单独流化时,流化曲线可以划分为4个区域：I固定床区域,II过渡区域,III起始流化区域和IV完全流化区域。完全流化区域标准化床层比压降值的大小依次为：无烟煤1（0.90）>无烟煤2（0.86）>烘焙生物质1（0.84）>烘焙生物质2（0.53）,流化质量依次变差。烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的流化曲线与其单组分颗粒的流化曲线近似,但区域II和III所对应的气速的范围明显缩小。随着烘焙生物质质量分数的增加,完全流化区域的标准化床层比压降值呈现出逐渐减小的趋势,混合颗粒的流化质量逐渐变差,起始流化速度先增大后减小,完全流化速度先减小后增大,最小流化速度逐渐减小。不同特征速度对应着不同流化阶段间的过渡,通过流化气速所处的区间并结合“组分-特征速度”相平衡图,可以对二元混合颗粒所处的流化状态进行预判,并可根据实际工程应用需要对操作流化气速进行相应的调节。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度经验公式可以在-25%～+20%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的最小流化速度进行较好地预测。研究结果可为生物质与煤流化床共气化工艺中的气化炉等相关工艺设备的设计和安全稳定运行提供参考。     

中国西南石漠化地区农村能源消费结构研究

为考察烘焙林业废弃物生物质与煤粉二元混合物的流化特性,在自行搭建的流化试验装置上,进行不同质量配比的烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统的流化试验,获得该系统的流化特性曲线,并在此基础上确定二元混合颗粒的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度等特征速度,进而获得"组分-特征速度"的相平衡图,探讨烘焙生物质质量分数(0,20%,40%,60%,80%和100%)对二元混合颗粒流化特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度的经验公式。结果表明,煤粉颗粒与烘焙生物质颗粒单独流化时,流化曲线可以划分为4个区域:I固定床区域,II过渡区域,III起始流化区域和IV完全流化区域。完全流化区域标准化床层比压降值的大小依次为:无烟煤1(0.90)无烟煤2(0.86)烘焙生物质1(0.84)烘焙生物质2(0.53),流化质量依次变差。烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的流化曲线与其单组分颗粒的流化曲线近似,但区域II和III所对应的气速的范围明显缩小。随着烘焙生物质质量分数的增加,完全流化区域的标准化床层比压降值呈现出逐渐减小的趋势,混合颗粒的流化质量逐渐变差,起始流化速度先增大后减小,完全流化速度先减小后增大,最小流化速度逐渐减小。不同特征速度对应着不同流化阶段间的过渡,通过流化气速所处的区间并结合"组分-特征速度"相平衡图,可以对二元混合颗粒所处的流化状态进行预判,并可根据实际工程应用需要对操作流化气速进行相应的调节。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度经验公式可以在–25%～+20%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的最小流化速度进行较好地预测。研究结果可为生物质与煤流化床共气化工艺中的气化炉等相关工艺设备的设计和安全稳定运行提供参考。     

基于CFD的养殖污水净化内循环流化床反应器结构优化

针对水产养殖污水净化对内循环流化床反应器的相关要求及流化状态下反应器结构、操作参数与相流体力学行为的密切关系,该文利用构建的描述不同结构、操作参数反应器气液两相流动的计算流体力学数学模型,分析了不同结构、操作参数下反应器液体流场、液体循环流量、气含率的变化规律,得到了对于内径200 mm、底部采用均孔布气盘的反应器,在表观气速为0.5~2.5 cm/s时,导流筒与反应器的内径比0.5,导流筒高度与反应器内径比6,导流筒下端到反应器底部距离50 mm,导流筒上端到液面距离100 mm为最优值;针对液体循环流量,使用相关数学模型求解理论值并与试验值进行比对,通过偏差分析探究了数学模型应用的局限性;使用MATLAB最小二乘法拟合了反应器在最优结构参数下表观气速与液体循环流量、气含率的关系,验证了拟合公式的精确性。该研究为内循环流化床反应器在水产养殖污水处理中的设计应用提供理论和技术参考。     

脉动流化床的空气动力学特性与干燥特性

对小麦、大豆、豌豆种籽进行了一系列干燥试验,通过试验结果对脉动流化床干燥的空气动力学特性和干燥特性进行了分析。提出了干燥速率与干燥介质温度、气流表观速度、床层静止高度、气流脉动频率以及气流分布板开孔率之间的关系,同时也得出了床层压降与床层静止高度的关系。     

混流式水轮机主轴中心孔补水对尾水管性能的影响

混流式水轮机在低负荷工况下运行时,尾水管内出现旋转的偏心涡带,会引起强烈的压力脉动和振动,严重威胁厂房的安全。为了使机组稳定运行,该文提出了一种通过从上冠泄水锥引入高压补水的方法来降低尾水管的不稳定性。该文首先采用商业软件CFX16.0,对某电站混流式水轮机在低负荷工况下进行了可靠而准确的全三维非定常数值模拟,结果表明在该工况下尾水管内部存在明显的偏心涡带,并伴随着振幅较大的压力脉动,这与试验结果相吻合。其次,对该工况下不同补水流量进行了数值模拟计算,研究表明:尾水管内补高压水可以有效降低尾水管内部的流动损失,且随着补水量的增加而越小,但过大的补水量会引起叶片正背面压力的降低,影响水轮机的空化性能,故补水量的大小必须综合考虑;主轴中心孔高压补水可以增加转轮出口的轴向速度,从而改变涡带内速度场的分布,可有效消除回流现象,当补水流量过小时,抑制回流作用不明显;当补水量为进口流量1%时,尾水管内部压力脉动振幅变化不大,改善效果不明显;当补水量为进口流量3%时,尾水管内部涡带由双螺旋变成单螺旋,锥管段压力脉动振幅不减反增,不稳定性有所加剧;当补水量为进口流量5%时,尾水管内部压力脉动振幅从18.4%降低至1.63%,同时改变了压力脉动的主频,使其远离转轮主频,避免发生共振,提高了机组的稳定性。     

4LZ-0.8型水稻联合收割机清选装置气固两相分离作业机理

为解决小型水稻联合收割机脱净率和损失率问题,提高脱粒清选质量,利用两相流动力学理论,分析了4LZ-0.8型水稻联合收割机脱粒清选分流筒中气流和杂物颗粒两相流动的规律。建立了杂物颗粒流的运动微分方程,导出了分离筒中杂物漂浮速度计算的一种方法,通过比较不同粒径、密度的物料的悬浮速度,得到了杂物颗粒最高速度与气流速度之比随气流速度变化的关系曲线,气流和杂物在分流筒及吸风管中运动时的压力损失随气流速度变化呈现先降后升的规律,压力损失中以加速损失和摩擦损失为主,各约占30%和26%。压力损失曲线存在最小值,此时的气流速度定义为经济气流速度。在喂入量为0.8 kg/s,谷草比为3:1脱粒条件下的经济的清选气流速度9.2 m/s,压力损失为630 Pa。该研究为4LZ-0.8型水稻联合收割机脱粒清选部件的参数优化设计及风机的选择提供了理论依据。     

涡旋式流化床生物滤器水力特性试验

为把流化床生物滤器应用于循环水养殖系统,探讨其较佳的设计与运行参数,研制了一种涡旋式流化床生物滤器,并对其水力特性进行了试验研究。试验装置使用石英砂作为填料,设计了0.18～0.25、>0.25～0.425和>0.425～0.6mm3组不同粒径范围的石英砂和40、50、60、70、80和90cm6组不同初始砂床高度的双因素试验,探讨了石英砂粒径和初始床层高度对砂床流化性能的影响。结果表明:3组不同粒径范围石英砂的临界流化速度分别为(0.061±0.0088)、(0.25±0.011)、(0.48±0.014)cm/s。砂床要保持良好的流化状态,初始砂床高度与床层直径的比值(高径比)需分别大于1.43,1.78和2.14,且高径比与石英砂粒径大小成正比;在相同的膨胀率下,当初始砂床高度增加时,表面流速基本保持不变。床层压降测量显示,3组不同粒径范围石英砂单位床高的压降值分别为(7530.66±215.98)、(6925.66±364.58)和(6790.08±277.95)Pa/m,使用0.18～0.25mm石英砂测得的压降试验值与理论值较为接近,误差在2%～3%。基于Ergun方程,采用回归拟合方法得出涡旋式流化砂床临界流化速度的数学模型,可为流化床的设计和应用提供技术依据。     

固体热载体和生物质粉沿倾斜管流动和传热的计算

该文研究了下降管式热解液化装置中热载体和生物质粉混合物沿倾斜管流动和传热的计算。在合理假设的基础上，将流动和传热分成两个阶段：平推流阶段和充分混合流阶段，建立了各阶段的流动和传热方程。通过编程计算，分析了各结构参数和操作参数对流动和传热过程的影响。     

生物质流化床气化炉的发展与应用

连续气化的生物质流化床气化炉,以空气和水蒸气为气化剂,用生物质和煤为原料(煤的质量比0~20%),煤气热值为6~7 M J/m3。该炉在生产燃气的同时,还可副产水蒸气和生物质木炭,燃气可民用、工业用及发电用。间歇气化的生物质流化床水煤气炉,采用吹风和制气的二步工作法生产水煤气。水煤气的热值可达12~16 M J/m3,燃气可用于提氢和制备甲醇、二甲醚等。     

不同进风方案下隧道烘干窑热风流场CFD模拟和优化

隧道烘干窑内同一横截面的热风均匀性影响着物料干燥均匀性和产品质量,而烘干窑入口风速分布直接影响着窑内热风流场的均匀分布。为了解决单一风机直进风隧道烘干窑存在的风速不均匀问题,提出了多种进风结构设想,并利用计算流体力学方法对实际生产的隧道窑进风流场进行数值模拟,研究3种不同的进风方案(4风机、6风机和9风机)对隧道窑内热风流场均匀性的影响。模拟结果表明:6风机方案下隧道窑入口处进风均匀,热风扩散距离短,窑内热风流场整体均匀性较佳,综合性价比最高。研究结果为隧道窑入口进风的设计提供参考。