低料位操作下气固挡板流化床的压力脉动特性空气动力学专业.docx

中文摘要 低料位操作下气固挡板流化床的压力脉动特性 摘要： 基于当前的这一套机玻璃流化床冷模实验装置，还是应该要将CRP-1催化裂解催化剂颗粒直接幻化成为内部固体介质，并将常温空气作为一项流化介质，通过对气速的不断调节，初始装料高度（H ）为450 mm的操作条件下，内构件安装在静床高度上方的操作模式，分析床层内的压力脉动特性。结果表明：单构件床内平均压力随表观气速的增大将出现三个阶段：0.04 ≤Ug≤ 0.48 m/s，平均压力随表观气速的增大缓慢增大；0.48 ≤Ug≤ 0.83 m/s，平均压力随之快速增大；0.83 ≤Ug≤ 1.14 m/s，平均压力随之几乎不变。伴随着轴向高度的不断增大，压力也会呈现出逐渐下降的情况。伴随着床层高度的逐步升高，压力脉动标准也会急剧下降。特别是在床层底端，床层升高之后，床层的中部压力脉动标准偏差随床层高度变化不大，0.6 m的床层在不断增高的这一过程当中，压力脉动标准偏差比值也会呈现出先增大后减小的这一情况。当气速在0.04 m/s≤Ug≤0.44 m/s范围内时单构件流化床中的气固两相处于湍动流态化阶段。当0.44 m/s≤Ug≤0.83 m/s时，流化床内气固两相处于鼓泡-节涌过渡流态化，压力脉动功率谱密度曲线表现为单主频，并且主频密度值远大于其他频率所对应的密度值。当单构件床中气固两相处于鼓泡流态化阶段（Ug≥0.83 m/s）时，主频功率与相邻频率的功率差别较鼓泡-节涌过渡流态化而言较小。 关键词：气固两相流；流动特性；压力脉动；功率谱 毕业设计（论文）外文摘要 Title Pressure pulsation characteristics of gas-solid baffle fluidized bed under low level operation Abstract Based on the present series of mechanical fluidized bed cold model experimental apparatus, it is still necessary to convert the crp-1 catalytic cracking catalyst directly into the internal solid medium and use ambient air as a fluidizing medium for passing the gas velocity. The internal components are installed in the operating mode above the bed height in order to analyze the pressure pulsation characteristics within the bed by continuously adjusting under the initial load height (H) 450 mm operating conditions. The results show that the mean pressure in the single component layer increases with increasing surface gas velocity in three steps: the average pressure increases slowly with increasing surface gas velocity; the mean pressure increases rapidly. It is almost unchanged. As the axial height increases, the pressure gradually decreases. As the height of the bed increases gradually, the pressure pulsation criterion also decreases sharply. In particular, the standard deviation of pressure pulsation at the bottom of the bed shows the standard deviation of the pressure pulsation at the center of the bed, when the standard deviation of the pressure pulsation increases first and then decreases in the process of increasing the height of the 0.6 m bed, which is hardly changed by the height of the bed. When the gas velocity is in the range of 0.04M/s≦Ug≦0.44M/s, gas-solid two-phase flow in a single component fluidized bed is at the stage of Turbulent Fluidization. In the case of 0.44m/s≦Ug≦0.83M/s, the gas-solid phase in the fluidized bed is in bubbling bottle transition fluidization, and the pressure ripple power spectral density curve appears as a single dominant frequency and is much larger than the density value corresponding to the other frequency density value. When gas-solid two-phase in a single component bed is at bubbling fluidization stage (Ug≧0.83M/s), the power difference between the main frequency power and the adjacent frequency is smaller than that of bubbling bottle transition fluidization. Key words: gas-solid two-phase flow; flow characteristics; pressure pulsation;power spectral densities (PSD) 目 录 1 绪论 - 1 - 1.1 研究背景 - 1 - 1.2 压力脉动特性的研究 - 2 - 1.3 本课题研究的目的及意义 - 4 - 2 实验部分 - 4 - 2.1 实验装置及流程 - 4 - 2.2 实验介质及操作条件 - 6 - 2.3 实验装置中测点分布 - 6 - 3 实验结果与讨论 - 7 - 3.1压力脉动信号的标准偏差分析 - 7 - 3.2单构件床内流动过程及其变化规律 - 8 - 3.3单构件床不同轴向位置的压力分布 - 9 - 3.4单构件床不同轴向位置的压力脉动标准偏差特征 - 10 - 3.5床层不同轴向位置的压力脉动标准偏差与压力比分布特征 - 11 - 3.6单构件床h=0.45 m处压力脉动功率谱密度分析 - 12 - 结论 - 18 - 参考文献 - 19 - 致谢 - 21 - 1 绪论 1.1 研究背景 在当前的石油、轻工等诸多行业当中，大量的颗粒与粉尘状固体材料已然被直接直接当成了催化剂。将气体与液体这二者进行比较，这些块状固体在加工、储存等诸多方面仍然存在极大的弊端。为此，人们必须要清楚的认识到一点，这一块状固体材料表现出了强大的流体性能，这也被直接称作为固体流态化这一现象。在当前的流化工程当中，一共包含了五个重要的研究领域[1]，其所涉及的工艺、系统等范围极为广泛，所普及的应用范围也变得极为广泛。特别是当前的流化床技术在工业方面已经得到了一定的应用，在现代工业当中也得了大规模的普及，温克勒在1922年的时候，就已经将粉煤气化的气固流化床运用了起来，并取得了一定的成就。在同一时间，美国也还专门建构起了第一座石油催化裂化流化床反应器，流态化技术也在物理操作、矿产资源等方面得到了极为广泛的应用。 对于鼓泡床和湍流床这两项工具而言，其主要表现出了颗粒浓度高、气固接触时间长等诸多特点，在传播的过程当中，整个传热效率也极为迅速。但是，在当下的鼓泡床或湍流床当中，一旦细颗粒在湍流床已经直接被流化，床内气泡也会表现出较大的状态，整个气固接触效率也会大幅度降低下来。所以，此时则应该采取将气泡性能分散、减小气泡尺寸等多种措施来加以于应用。张永民等还专门针对于挡板内构件进行切实的开发，最终证实了一点，只要在床内安装构件，那么则可以很好的抑制气泡的生长情况，在这一情况之下，整个床的流化质量也会得到大幅度的提升。所以，在流化床当中直接加入一项内构件才是当下要务。此外，在安装内构件的时候[3]，其下方一定会出现“空腔”这一情况，物料的位置也会出现一定的变化，由底部直接会转移到内件上部，在这种情况之下，上方的床身高度也会陡然增加。在一般的内部构件当中，其主要包含了水平构件、垂直构件等在内的三个部分。在这一项目当中，其一般都是直接基于河北工业大学张少峰课题开始研究，从而让塔内气液接触性能得以大幅度增强。当处于气液平行流柱当中进行一系列实验，其已经直接表明了一点[5]，气液旋流与射孔流动这二者会产生极强的相互作用，此时的内部构件的压降也会大幅度的下降。在这一课题当中，还会专门将一套填加双立体旋流筛板内构件的流化床冷模实验装置之上来进行分别化测验，由此了解到鼓泡床与湍动床这二者之间的压差脉动所存在的特性。 1.2 压力脉动特性的研究 事实上，在当前的这一压力脉动信号当中，其主要能够直接将流化床内部气泡特性、物料特性等全部都反映出来。压力脉动信号不仅可以用于识别不同流型、判断流化床内部两相流化质量，还可用于流化床故障的指示，因此压力脉动特性分析是研究流化床的重要手段。在当前的这一鼓泡流化床当中，气泡在发生运动之后，此时也会产生极强的压力波动。气泡主要会存在于流体力学、气固混合等多个方面之上。 在20世纪50年代与60年代的这一时期，大部分的相关人员已经正式在流化床当中详细的了解到了当下的这一种压力脉冲现象，究其原因，其实仍然存在诸多差异。在大部分人的眼中，压力脉冲与床层高度波动存在着极强的关联，在这种情况之下，气泡也会直接从床层表面逸出，压力脉冲也会由此产生。除此之外，另外一种观点则是觉得，当气泡运动发生之后，这必然会引起后续的一系列流动模式，整个压力脉动也会受到极大的影响[6]。前人还专门针对于压力脉冲信号进行详细的研究，在压力脉冲当中也没有形成一种直接化的聚结情况，这也无法很好的开展一系列的气泡运动。床面附近的压力脉动与气泡的运动这二者之间存在极大的关联，之所以会出现床面中部的脉动情况，还是因为小气泡和大气泡这二者被聚结在一起引发的合力。Van derschaaf 等还专门针对于鼓泡流化床压力波动的实际情况来做出判断，并切实地了解到高速度、压力波的上升运动等乙烯类情况，一旦此时的传播速度变小，那么气泡也会陡然上升。一般而言，压力保持着向上运动幅值的这一状态，整个