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三相强制浆料环流反应器的局部传质行为被引量：2: 2008年; 提出了一种新型的强制外循环三相环流反应器结构,根据结构特点及流动状态的不同,将反应器分为6个不同的流动区域.在φ300mm×1700mm的实验装置内,采用氧气气提-空气解吸法,详细考察了内环表观气速0.006～0.19m/s、外循环液速0.03,0.05m/s、固含率5%,10%,15%时不同流动区域的体积传质系数.发现外循环液流影响区体积传质系数最大,最高可达0.754s-1,外环环隙区最小,不超过0.043s-1,环流反应器整体体积传质系数与气液分离区体积传质系数接近.适当扩大内、外环截面积比有利于提高环流反应器的传质性能.环流反应器整体体积传质系数随内环表观气速和外循环液速的增加而增加,随颗粒浓度的增加略有降低.; 刘梦溪卢春喜时铭显; 关键词：环流反应器

高密度液固循环流化床流动特性研究及数值模拟被引量：5: 2008年; 在φ80mm×8000mm的液固循环流化床提升管中,利用实心玻璃珠和常温水,采用实验和数值模拟相结合的方法对高密度液固循环流化床的流动特性进行了考察。实验发现,高密度液固提升管中,颗粒固含率和颗粒速度径向分布均为抛物线分布,轴向平均固含率分布总体上为下浓上稀的波动形式分布,颗粒在提升管中的流动表现出加速-减速-再加速直至充分发展的过程。这种分布特征与较高颗粒浓度、较高表观液速和颗粒循环速率及喷管式液体分布器的影响有关。液固提升管中固体颗粒的停留时间分布曲线均为尖而窄、较对称且没有明显拖尾的单峰分布,这表明颗粒基本是以弥散颗粒形式存在,颗粒停留时间分布较为均匀。通过将数值模拟结果与实验结果进行比较发现,模拟值与实验值吻合较好,说明所建立的数学模型较为合理,进一步通过数值模拟实验对颗粒密度和颗粒粒径对流动特性的影响规律进行了考察。; 聂向锋卢春喜蓝兴英; 关键词：固含率

强制液体外循环气升式环流反应器中内环气含率分布被引量：3: 2007年; 在常规环流反应器基础上,将液体强制外循环并采用中心下料管和环管式气体分布器结构,该反应器主体(φ0.284m×3.0m)是有机玻璃制成的。采用空气-水气液两相体系以考察气体速度和外循环液体速度对内环气含率轴径向分布的影响。实验结果表明,内环局部气含率和轴向平均气含率均随表观气速和外循环液速的增大而增大;在不同的轴向位置,内环气含率的径向分布特性有所差异,其原因是由研究所采用的特殊反应器结构所致;内环轴向平均气含率先随轴向高度的升高而增大,在离开导流筒后略有降低。在此基础上采用商业软件ANSYSCFX10.0对该反应器进行数值模拟。模拟结果表明,装置的非轴对称导致内环气含率呈非轴对称分布特性;截面平均气含率在分布器上方出现骤然增大,由于下料管液流的影响在其下方出现一个相对低点,这对实验研究起到了补充作用。因此,对于新型反应器的研发,可采用实验与模拟相结合的策略。; 金家琪王莉张锴卢春喜; 关键词：气升式环流反应器气含率

三相强制外循环环流反应器内的局部气泡行为被引量：2: 2007年; 为适应新兴的工艺过程,提出一种带有强制外循环的中心气升式内环流反应器。根据结构特点及流动状态不同,将强制外循环环流反应器分为6个流动区域,即环流反应器底部区、气体分布器影响区、浆液进料影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区。研究了不同流动区域内的局部气泡特性。发现不同流动区域内气泡直径沿径向的分布有较大差异,倒锥形底部结构显著影响了环流气泡的数量与直径。推导出了不同流动区域内平均气泡直径的理论模型,模型结果与实验数据吻合较好。; 刘梦溪卢春喜时铭显; 关键词：环流反应器气泡直径气液固三相

强制液体外循环气升式内环流反应器的流体力学特性被引量：5: 2007年; 在有机玻璃制成的主体反应器(0.286m×3.0m)内,采用空气-水的气液两相体系考察了不同表观气速下带有中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内局部气含率和内环气泡上升速度的流体力学特性。结果表明:气含率均随表观气速的增大而增大;从外环流入内环的气泡数量比较少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率;新型气体分布器的采用和液体外循环的引入可以增大床层气含率并使其分布趋于均匀,从而增大了内环中气液两相的接触面积和湍动强度,使传递过程得到强化。在此基础上采用商业软件ANSYSCFX10.0对该反应器进行了数值模拟研究,模拟结果与实验数据基本吻合,说明了基于实验验证的Euler-Euler法可以用于该反应器开发和放大研究。; 金家琪王莉卢春喜张锴; 关键词：气升式内环流反应器流体力学特性

液固循环床提升管中颗粒停留时间分布及扩散特性被引量：2: 2008年; 在直径80 mm、高度8 000 mm的液固循环床提升管中,采用脉冲磷光示踪技术对颗粒停留时间和扩散特性进行了研究。考察了表观液速和颗粒循环速率对颗粒停留时间分布和扩散特性的影响,并对液固循环床提升管和气固循环床提升管中颗粒停留时间分布进行了比较。结果表明:在液固循环床提升管中,颗粒停留时间分布为一尖而窄且对称无拖尾的单峰分布,颗粒停留时间分布相对均匀,颗粒扩散相对较小,液固流动接近于平推流;颗粒轴向扩散从入口到出口逐渐增大,而颗粒径向扩散从中心到边壁较为均匀;颗粒轴向Pec let数随表观液速和颗粒循环速率变化较小。; 聂向锋龙文宇卢春喜时铭显; 关键词：液固循环流化床

强制浆液外循环三相气升式内环流反应器的气含率特性: 2006年; 在有机玻璃制成的组合反应器(φ0.284×3.0m)内,采用空气、水和玻璃微珠(密度为2420kg/m3和平均粒径为5.92×10-4m)的气液固三相体系考察了不同表观气速下环流反应器内不同流动区域的径向局部气含率和内、外环轴向平均气含率分布特性.局部气含率采用电导探针法测定,轴向平均气含率由局部气含率的截面积分得出.结果表明气含率均随表观气速的增大而增大;外环循环流入内环的气泡量少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率.浆液外循环的引入和新型气体分布器的采用可以增大导流筒内气体与浆液两相的接触面积和湍动强度,从而使传递过程得到了强化.; 金家琪王莉卢春喜张锴; 关键词：气液固三相

二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟被引量：6: 2008年; Bubble behavior was observed by using high-speed digital camera in a two-dimensional rectangular bubble column of 0.20 m(width)× 0.02 m(thickness)× 2.00 m(height).Air and water were used as gas and liquid phases,respectively.Hydrodynamic simulation was conducted in the platform of commercial software package,ANSYS CFX 10.0,by combining the classical two-fluid model of turbulence and GRACE drag model.The computational distributions of bubble size from the MUSIG(multiple size group)model considering bubbles breakup and coalescence were in good agreement with experimental data,which showed that this model could be used to predict the bubble size distribution in the gas-liquid bubble column.; 宋庆唐金家琪吴桂英卢建军张锴; 关键词：鼓泡床气泡尺寸分布 CFD模拟

探讨复杂结构反应器内气液两相数值模拟的网格拓扑方法被引量：1: 2007年; 网格拓扑方法直接影响到复杂结构的反应器内,气液两相数值模拟的收敛速度和计算精度。本文在引入中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内,通过实验,考察了不同表观气速下轴、径向局部气含率和气泡上升速度的分布特性。在此基础上,使用商业软件ANSYS CFX10．0,采用非结构化和杂交两种不同的网格拓扑方法,为该反应器作数值模拟。从定性角度来看,两者结果均表明内、外环气含率均随表观气速的增大而增大;外环循环流入内环的气泡量少;在同一表观气速下,外环气含率远远低于内环;内环气泡速度远远大于外环,这些规律与实验数据基本吻合。从定量角度来看,杂交网格法可清楚地反映出气体分布器和下料管液体入口的影响,以及外环气泡速度方向在导流筒外壁处向上,而这些却是非结构化网格法难以实现的。这说明了在该反应器内的气液两相数值模拟中,采用杂交网格法比单纯的非结构化网格法准确得多。因此,对于复杂几何结构的反应器,本文建议采用杂交网格法。; 金家琪宋庆唐王莉张锴卢春喜; 关键词：气液反应器

二维鼓泡床内气液流动特性实验与数值模拟被引量：4: 2008年; 采用高速摄像法测量了0.20 m×0.02 m×2.00 m拟二维床内气泡尺寸分布和流型等变化规律,结果表明,随着表观气速的增大,鼓泡床内依次呈现均匀鼓泡区、过渡区和湍动区3种形式,以气泡个数概率表示的气泡尺寸分布呈对数正态分布。以计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为展开了数值模拟,其结果与实验值比较吻合。研究表明,从多相流理论出发的计算流体力学模拟方法可以用来预报鼓泡床内流型过渡等流体动力学特性。; 宋庆唐吴桂英金家琪卢建军张锴; 关键词：鼓泡床流型气泡尺寸分布 CFD模拟

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国家自然科学基金(20676147)

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