床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响

床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响 床形结构对气固流化床流化质量和气体返 混特性的影响 第61卷第9期 2010年9月 化工 CIESC Journal Vol'61No.9 September2010 床形结构对气固流化床流化质量和气体返混 特性的影响 张永民,卢春喜 (中国石油大学(JL京)重质油国家重点实验室,北京102249) 摘要:用实验方法比较了一个二维床和一个大型三维床内FCC颗粒流化床在鼓泡域和湍动域内的流化质量和气 体返混特性.实验结果表明,床形对A类颗粒气固流化床具有非常大的影响.二维床和三维床的流动和气固混 合行为既具有相似性,如床膨胀随气速的变化趋势;也具有很大的差异性,既包括三维床流化质量差,轴向气 体扩散系数大等量上的不同,又包括压力脉动,轴向气体扩散系数的变化趋势以及湾流模式等质上的不同.总 之,在本研究中,二维床体现的是一种具有强烈壁效应的小型流化床的特征,而三维床则体现的是静床高度具 有很大影响的大型流化床的特征. 关键词:床形;流化床;二维;三维;流化质量;返混 中图分类号:O6-332文献标识码:A文章编号:04381157(2010)09—2296—09 Fluidizationqualityand fluidizedbeds gasback_.mixingingas..solids ofdifferentshapes ZHANGYongmin,LUChunxi (StateKeyLaboratoryoJHeavyOilProcessing,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China) Abstract:Thefluidizationqualityandgasbackmixingpropertyinatwo— dimensionalandalarge—scale threedimensionalgassolidsfluidizedbedsofFCCparticleswerecomparedintherangecontainingboth bubblingandturbulentflowregimes.Theexperimentalresultsindicatedbedshape'Ssoundeffectson fluidizedbedsofGeldartAparticles.Thehydrodynamicsandgas— solidsmixingdemonstratedbothsimilar anddifferentpropertiesinthetwo— dimensionalandthreedimensionalbeds.Thebedexpansionwith increasingsuperficialgasvelocityshowedsimilartrendsinbothbeds.However,thefluidizationqualityand axialgasdispersioncoefficientweremuchlowerinthethree— dimensionalbeds.Moreover,therewere differenttrendsofpressurefluctuationandaxialgasdispersioncoefficientwithincreasingsuperficialgas velocityandevendifferentgulfstreamingpatternsinthetwobeds.Ingeneral,itcanbeconcludedthatthe two—dimensionalbedinthisstudyrepresentedasmall— scalebedwithstrongwalleffect,whilethethree— dimensionalbedrepresentedalarge—scalebedwithstrongeffectfromstaticbedheight. Keywords:bedshape;fluidizedbed;two—dimensional;three— dimensional;fluidizationquality;back— mixing 2O1O—O421收到初稿,2010—0528收到修改稿. 联系人:卢春喜.第一作者:张永民(1978),男,博士研 究生,助理研究员. 基金项目:国家自然科学基金项目(209061O1,20976190, 20776155). Receiveddate:201004—21. Correspondingauthor:Prof.I.UChunxi,lcxlab@cup.edu.cn Foundationitem:supportedbytheNationalNaturalScience FoundationofChina(20906101,20976l90,20776155). 第9期张永民等:床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响?2297? 引言 作为一种重要的两相接触方式,气固流态化已 经广泛应用于石化,能源,化工等众多国民经济支 柱产业中.另一方面,气固流态化系统又是高度复 杂的两相流动体系,目前还没有形成能够准确预测 其流动规律的理论体系,绝大多数工程应用还依赖 于基于实验研究的经验总结. 冷模实验是研究气固流态化行为最常用的手段 之一,一般采用透明有机玻璃材料制成的气固流化 床,以便观察床内气固两相流动.除了常规的三维 圆筒形流化床外,冷模实验中还经常采用二维床和 半圆床,以便清楚地观察床内的流动现象.二维床 指的是截面为矩形,宽度远大于厚度的一种床形, 这种床厚度很薄,能非常直观地看到气泡及颗粒流 动的特征.半圆床是介于二维床和三维床之间的一 种实验床形,有人称之为"二维半"床,目的是在 尽可能保持三维床流动特征的基础上利用其平面外 壁观察床内的流动现象. 众所周知,气固流化床具有非常显着的放大效 应,这增加了流态化技术工程应用的难度.从原理 上讲,流化床的放大效应源于装置规模产生的不同 壁面效应以及由此引起流动,传热,传质以及混合 特性的改变.从这一层面上讲,不同的实验床形实 际上也具有不同的壁面效应,因此也必将对床内流 动行为产生影响.正确认识不同床形中气固流动, 传热,传质以及混合特性的差异性和相关性有助于 进一步深入认识气固流化床的壁面效应和放大效 应,也有助于将研究成果应用于工业实践. GeldartL1]较早研究了床形对气固流化床流动 特性的影响,他对比了二维和三维流化床料面气泡 的大小,频率和浓度.Briongos等基于混沌理 论,通过对二维和三维流化床实验数据的相似分 ,发展了一种可利用二维流化床实验数据进行对 析 GeldartB类和D类流化床进行放大的方法.此外, 其他研究人员也进行过相关的研究,如Rowe等.. 用X射线摄像法对矩形截面床内的气泡特性进行 了研究,发现存在一个临界床层厚度,当小于这一 厚度时,床壁面对气泡运动具有明显的影响,而大 于这一厚度后,就基本观察不出明显的影响了.在 喷动床研究中,Rowe等l4发现,和普通三维流化 床相比,半圆床的平面外壁影响了喷动床中的气体 射流,因此他们怀疑半圆床的实用价值. 上述研究表明,床形对气固流化床的流动行为 具有显着的影响,这势必会进一步影响床内的传 质,传热以及混合特性.从另一方面看,相关研究 的文献很少,表明目前对这方面研究还比较缺乏. 本研究的目的是通过实验比较和分析二维和三维 GeldartA类气固流化床内流化质量和气体返混特 性的差异性和相关性,进一步深入探讨床形或壁面 效应对床内传质和气固混合特性影响的本质和规 律,为今后本领域相关研究提供借鉴和参考. l实验 1.1实验装置 实验使用两套流化床冷模装置,一套为二维床 装置;另一套为大型的三维床装置.其中二维床装 置如图1(a)所示,其横床截面为500mm(宽)× 30mm(厚)的矩形截面,床高6m.底部采用多 孑L板式分布器,开孔率1.44.实验中保持静床 高度不变,始终维持在1.29m.三维床装置为一 直径声8()(]mm的圆筒形流化床,如图1(b)所示, 床有效高度l1rn,底部采用树枝状气体分布器, 开孔率1.95,顶部设一高效旋风分离器,用以 并经过料腿将其返回至密相床 回收夹带的颗粒, 层,以维持床层颗粒藏量不变.三维床实验中同样 保持静床高度不变,始终维持在1.9rn. 二维床实验气速范围为0.2,1.1rll?s,三 维床实验气速范围为0.2,1.0rn?s,均覆盖了 鼓泡流化域和湍动流化域.两套装置采用的颗粒均 是FCC平衡剂,其基本物性参数如表1所示.其 中,FCC一工是二维床中使用的颗粒,FCC一1I是三 维床中使用的颗粒.从表1可以看出,两者各物性 参数之间相差很小. 1.2实验内容和方法 实验主要研究床内流化质量和气体返混特性两 方面的内容.这里,流化质量是用来评价流化床中 表1两种颗粒的基本物性数据 Table1Majorpropertiesoftwotypesofparticles ?2298?第61卷 (a)2-Dcolumn(b)3-Dcolumn 图1二维床和三维床冷模实验装置简图 Fig.ISchematicof2Dand3-Dcoldmodelcolumns 气泡相和乳化相之间接触效果的一个指标,而不是 判别物料是否容易流化的特征,关于这一概念在文 献Es-I中有详细的阐述.流化质量的高低和床内 气泡直径直接相关,小气泡具有更大传质界面且上 升速度较慢,在密相区停留时间长,床层膨胀量 大;而大气泡传质界面积较大,上升速度快,在密 相区停留时间短,因此床膨胀量较小. 考虑到A类颗粒流化床的颗粒团聚效应,通 过比较实际工况下和理想均相流化状态下床层的净 膨胀量,Zhang等]提出了一个评价床层质量的均 一 性指数及其计算方法,该指数的数学表达式为 . 一 ? 式中e为床层空隙率,e为对应理想均相流化条 件下的空隙率,s为初始流化条件下的空隙率. 气泡直径大小或流化质量好坏的另一个宏观表 现是床内压力脉动的强弱.但是,流化床内压力脉 动是多种压力波叠加产生的复杂压力波动_6J,其 中,气泡上升诱发的压力波(bubblepassage— inducedwaves)以及气泡生成(formation),聚并 (coalescence),分裂(spliting),料面进裂 (eruption)产生的压力波的幅值随气泡直径增大 单调增加,而密相床层振动,流量波动,测量系统 噪声引起的压力波的幅值和气泡直径无直接关联 性J.为了更多地保留和气泡直径直接关联的压力 波,去除和气泡直径无关的压力波,采用如下两项 措施对原始动态压力信号进行处理:(1)利用差压 脉动,且传感器测量端间距均在0.3m以下,如 此设置可滤掉相当大一部分由密相床层振动引起的 压力波;(2)对上述差压信号进行0.2,40Hz 的段通滤波,尽可能地滤掉系统噪声和流量波动引 起的压力波.将经过上述处理的压力信号的标准偏 差定义为不均匀指数作为另一个衡量床内 流化质量的因数.越大,说明床内平均气泡 直径越大,流化质量则越差,反之亦然. 流化质量的测量涉及到床膨胀和压力脉动的测 量.实验中采用高精度动态差压传感器进行差压测 ,其中密相区差压传感器测量的间距均在0.3m 量 以下,传感器采样频率200Hz,采样时间60s, 这样可以同时得到床层平均差压和动态差压信号. 进一步,再利用差压法得到床层颗粒浓度和空隙 率,利用上述信号处理方法得到不均匀指数.设置 较高的采样频率和较长的采样时间,用以保证实验 数据的重复性和准确性. 气体混合特性是气固流化床反应器设计的一项 重要基础数据,它决定着气体的停留时间分布,进 而影响气体产物的选择性.流化床内气体混合源于 两种机理,一种源于微观上的湍流扩散和径向气体 第9期张永民等:床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响?2299? 图2三维床稳态气体示踪 实验测点布置图 Fig.2Steadystatetracerexperimentalsetup in3一Dcolumn(mm) 速度梯度产生的旋涡,另一种源于宏观上颗粒"湾 流"(gulfsteaming)夹带部分气体向下流动.对 于A类颗粒流化床,第二种机理是控制性机理, 因此气体示踪也可以用来间接反映颗粒的混合特 性.Zhang等l_8利用乳相扩散气体混合模型,根据 气体示踪实验数据得到了乳相的轴向扩散系数,并 以此作为颗粒相的轴向扩散系数. 气体混合特性的测量采用稳态气体示踪法.二 维床中采用氦气作为示踪气体,具体测试方法已在 文献[9]中详细介绍,这里不再冗述.三维床中 采用氢气作为示踪气体,实验方法和二维床中一 样.测点布置如图2所示,氢气从1.36m高的密 相位置向下注入,从下方4个轴向位置进行气体采 样,每个轴向位置设置7个径向采样点.为了能够 从28个采样点同时采样,设计如图3所示的采样 管,它由1根一端封闭的粗钢管和7根采样细软管 构成,采样软管一端和钢管上7个采样口相连,采 样口端塞有过滤纤维材料,以防止颗粒流出,另一 端合并从钢管的敞口引出,实验中和采样气袋相 连.另外,粗钢管和器壁连接处设有密封装置,以 避免床内气体和颗粒外泄. 采用一维稳态扩散方程式(2)对气体示踪实验 数据进行分析,以得到气体的轴向扩散系数D,. 篆一Da-,a,a一 式中c是同一截面上床层示踪气体浓度的平均 值.对于二维床实验,是5个径向采样点示踪气体 浓度的算术平均,对于三维床实验,则需要根据面 积对7个径向采样点示踪气体浓度进行加权平均. D的具体求解方法也在文献I-9]中详细给出. 2实验结果与讨论 图4比较了二维床和三维床的平均密相空隙率 变化.可以看出,两者均随表观气速的增大而增 大,但增加的幅度不同,二维床空隙率随表观气速 增加较快,而三维床空隙率随表观气速增加较慢, 且在同一气速下,三维床空隙率始终低于二维床. 三维床如此低的床膨胀是本文研究之前未曾预料到 的,但是经过多次系统检查和重新测试,均得到同 样的结果. 在FCC颗粒流化床中,其初始流化速度只有 几mm?s,初始鼓泡速度是初始流化速度的2, 3倍,和本研究中采用的表观气速相比,均可以忽 略不计.如果忽略初始鼓泡状态和初始流化状态的 branch sampling 图3三维床气体采样管示意图 Fig.3Gassamplingtubeusedin3-Dcolumn(mm) ? 2300?化工第61卷 皇 0 > 警 矗 未 4二维床和三维床密相空隙军的对比 Fig.4Comparisonofaveragedensebed voidagein2-Dand3-Dcolumns 差别,床内气泡分率可由式(3)表示 一一 ? 式(3)提供了一种由床层空隙率估算床内气泡平均 上升速度的方法.该平均速度是体积加权平均 速度,这和很多气泡上升速度测量研究中采用的算 术平均速度不同.三维床较小的空隙率源于其远大 于二维床的Ub.如图5所示,二维床中只有1, 2m?s,而三维床中却为4,6m?s. Geldartl1..曾指出,对于乳相黏度较小的FCC颗粒 流化床,其最大稳定气泡直径可以用式(4)估算 db…一2(")./g(4) 其中,"是对应2.7.颗粒的终端速度,在本研 究中,FCC,I颗粒的是1】7mm,FCC一?颗 粒的db,…是126mm.利用常用的Davidson等n 气泡上升速度公式 b一".一+0.711(5) 可以计算出两种颗粒流化床中不同表观气速下的最 大气泡上升速度….图5中也给出这两条… 曲线,可以看出,三维床内远大于…;而且 即使在二维床中,当".<0.9m?s时,也大 于‰….上述互相矛盾的结果一方面说明了传统 流态化理论的局限性,另一方面也说明了气固流态 化系统的复杂性. 传统流化床关于气泡上升速度的研究往往针对 单个气泡的行为,而没有考虑实际流化床中多气泡 共存的情形.本文作者认为气泡沿床截面的分布对 气泡速度具有显着的影响,局部过大的气泡分率容 易造成整体气泡上升速度的提高.在乳相黏度较大 superficialgasvelocity/m?S 图5二维床和三维床平均气泡上升速度的对比 Fig.5Comparisonofaveragebubblerisevelocities in2Dand3Dcolumns 的B类颗粒流化床中,这体现为气泡的聚并和大 气泡的生成;在乳相黏度较小的A类颗粒流化床 中,气泡的稳定性较差,在乳相颗粒的流动剪切作 用下,虽然很难形成大气泡,但气泡的上升速度依 然会增加.上述解释可以用Werther的研究证 实,他曾对比了床径为200,500和1000mm泡相 流率的径向分布,发现大床中的泡相流率的均匀性 要远差于小床,且即使直径相同的气泡,在大床中 的上升速度也远大于小床中的上升速度.另一方 面,在本研究中,尤其是在三维床实验中,由于较 高的床层高度和较小的细粉含量(F)容易造成 气体压缩,造成床层局部失流化,气体会选择从贴 近壁面的位置快速喷涌上升.这种现象在 WellsL",Reddy等"和Issangya等的研究中 称为"JetStreaming",这实际上是气体走短路的 一 种现象,结果造成床层空隙率和流化质量的 下降. 图6比较了不同气速下二维床和三维床中的均 一 性指数,可以看出,三维床的流化质量较二维床 相差很大.对于二维床,在鼓泡域(.<0.5 m?s)内,.基本保持不变,这是因为在这 一 操作域,气速增大同时也对应着气泡直径的增加 和气泡上升速度的提高,虽然气泡数量增大,但由 于气泡上升速度提高导致气泡停留时间缩短,因此 床层净膨胀量和Jr.变化不大.当进入湍动域后, 由于气流湍动强度增大,造成气泡的破裂效应远大 于其聚并效应,气泡平均直径下降的同时气泡数量 也急剧增加,因此床层净膨胀量和n..均快速增 大.在三维床中,由于气泡分布不均匀度增大,气 第9期张永民等:床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响?2301? superficialgasvelocity/m?S 图6二维床和三维床密相均一性指数的对比 Fig.6Comparisonofdensebedhomogeneity indicesin2一Dand3Dcolumns 泡的上升速度较大,另一方面,由于床层高度和细 粉含量的影响,发生"JetStreaming",造成气体 走短路的可能性将随着表观气速的增大而增大,因 此,床内气泡平均上升速度远高于二维床,这也是 造成其/homo始终维持较低水平的原因. 另一方面,本研究中二维床的床膨胀量要高于 其他一些研究者在FCC颗粒流化床中得到的结 果口.,这主要因为这些结果都是在三维床中测 得的,而本研究二维床中由于较大的壁效应可以显 着降低气泡的上升速度,因此导致较大的床膨胀. 但是,本研究中三维床的床膨胀量却都小于上述研 究结果,根据前文的分析,应主要归因于三维床较 大的床直径,较高的静床高度以及较低的细粉 含量. 图7比较了不同气速下二维床和三维床中的不 均匀指数,这从另一侧面反映了两者床层流化质量 的不同.可以看出,在多数情况下,三维床内 I.均大于二维床,尤其是进入湍动域后,说明 其流化质量较二维床差.如前文所述,…总体 上和床内气泡平均直径单调关联.在二维床中,鼓 泡域内.随气速增大而增大,当进入湍动域后, J随气速增大而减小,这和通常认为气泡直径 随表观气速先增大后减小的规律相同.但是,在三 维床中却没有类似的规律,.随表观气速的增 大而单调增加.通常认为当压力脉动达到最大值 后,床层就进入到湍动域了,从这一点讲,甚至可 以认为本研究中三维床根本没有进入到湍动流态化 操作域. 图8比较了示踪气体注入点上游区域不同气速 量 三, C 2 0 矗 高 superficialgasvelocity/m?S 图7二维床和三维床密相不均匀指数的对比 Fig.7Comparisonofaveragedensebedheterogeneity indicesin2——Dand3——Dcolumns 下二维床和三维床示踪气体浓度的径向分布.在鼓 泡域,湍动域和临近湍动点附近选取了3个相近的 操作条件,其中图8(a),(c),(e)代表二维床的 3个条件,图8(b),(d),(f)代表三维床的3个 条件. 在二维床中,如图8(a),(c),(e)所示,3 个不同气速下示踪气体浓度沿径向均呈现边壁高, 中间低的分布,且随着离示踪气体注入点距离的增 加,示踪气体浓度逐渐降低.这和阳永荣等19203 在小型实验室流化床装置中测得的结果一致. Zhang等l_8]认为影响注入点上游区域示踪气体浓 度的最主要因素是乳相返混流率,乳相返混流率越 大,夹带进入上游区域的示踪气体量越大,示踪气 体浓度越高.二维床中示踪气体径向分布形式说明 其中存在如图9(a)所示的"湾流"模式. 而在三维床中,如图8(b),(d),(f)所示, 3个不同气速下示踪气体浓度径向分布存在3个不 同的模式.在鼓泡域,示踪气体浓度呈现中心区域 最高,边壁区域较低,中间区域最低的分布模式, 这说明床内存在如图9(b)所示的湾流模式,且中 在临近湍 心区域颗粒的返混流率远大于边壁区域.动点处,示踪气体浓度和鼓泡域相近,但边壁区域 示踪气体的浓度已经和中心区域相当了,说明随着 表观气速的增大,中心区域颗粒的返混流率逐渐减 小,而边壁区域颗粒的返混流率则逐渐增大.当气 速增加到0.912"1?S后,示踪气体浓度径向分布 和二维床相同,说明床内颗粒"湾流"又变成了图 9(a)所示的模式.上述颗粒"湾流"模式的转变 过程表明:在大型流化床中,较低气速条件下气流 ? 2302?化工第61卷 r,R (a)U0—0.371m?s1 r/Rc (c)"n一0.556m?s1 rfR (b)"o一0.349m?s1 r/Rc (d)"0—0.523m?s一 r/Rcr/Rc (e)go0.921m?s(f)"n一0.979m?s1 图8二维床和三维床示踪气体径向分布的对比 Fig.8Comparisonofradialprofilesoftracergasconcentrationin2-Dand3Dcolumns 优先从接近边壁的区域上升,并随着表观气速的增 大逐渐向中心区域扩展,并最终占领整个中心 区域. 相近气速下,二维床和三维床径向示踪气体浓 度分布的对比可以发现,三维床中示踪气体的浓度 总体上远大于二维床,说明三维床中具有更大的颗 粒返混流率,即更高的颗粒混合强度.图10对比 了根据一维稳态扩散模型[式(2)]关联出的二维 床和三维床中的轴向气体扩散系数D…可以看 出,在任何气速条件下,三维床的D,都大于二维 床的,且随着表观气速的增大,此差距有逐渐增大 的趋势.三维床中强烈的气体返混源于其中更强的 第9期张永民等:床形结构对气固流化床流化质量和气体返混特性的影响.2303' (b) 图9两种"湾流"模式 Fig.9Twogulfstreamingpatterns 颗粒返混,这是三维床内气体分布均匀度差的结 果,也是和三维床中较差的流化质量相关联的.在 二维床中,D,随表观气速增大而逐渐增大,但在 ".一0.7m?s存在一个峰值点,这和其他研究 者_2.在小型实验室装置中的实验结果一致.但是, 在三维床中D,却随表观气速增大单调增加,并没 有出现峰值的趋势,这可能是因为随着表观气速的 增大,颗粒的返混强度增大很快,而另一方面由于 气体分布不均,其相际传质效率又不能相应地提高. 总之,通过上述对比分析可以发现,由于不同 的床形和壁效应,二维流化床和三维流化床虽然在 一 些特性上具有相似性,但也存在非常多的差异 性.这种差异性不仅是量的不同,如床膨胀和气体 轴向扩散系数等,而且也表现在气固流动模式及其 superficialgasvelocity/m?s 图10二维床和三维床密相气体轴向 扩散系数的对比 Fig.10Comparisonofaxialgasdispersioncoefficientsin densebedsof2-Dand3-Dcolumns 变化规律等质的不同,如流化质量,压力脉动,轴 向气体扩散系数随表观气速的变化规律以及颗粒的 "湾流"模式等.总之,气固流态化系统具有高度 复杂的非线性两相流动现象,现有流态化理论,包 括许多广为接受的经典理论和公式也仅仅能在一定 范围内预测流化床内的规律,一旦超出其适用范 围,预测结果很可能产生很大的偏差,甚至得到完 全错误的结论.到目前为止,大多数研究者都是在 小型实验室装置上进行实验研究的,由于忽略了与 大型工业规模装置可能存在的巨大差异,这类研究 成果的应用价值十分有限.在今后很长一段时间 内,实用的流态化研究还应基于实验,应以深入理 解流化床内的流动行为,获得定性的变化趋势和放 大规律为目的,而获得普适性的放大方法和理论在 现阶段是不现实的. 3结论 通过上述研究,发现床形对A类颗粒气固流 化床具有非常大的影响.在本研究中,二维床和三 维床的流动特性和气固混合行为既具有相似性,又 具有很大的差异性,总体上可以得出如下结论: (1)在整个鼓泡域和湍动域,二维床和三维床 的床膨胀均随表观气速增大而增大,在鼓泡域内, 二维床和三维床的压力脉动和气体轴向扩散系数均 随表观气速增大而增大; (2)在整个鼓泡域和湍动域,三维床的流化质 量均差于二维床,二维床的轴向气体扩散系数均小 于三维床,两者在湍动域的差别更大; ? 2304?化工第61卷 (3)三维床中压力脉动,轴向气体扩散系数随 表观气速的变化趋势和二维床不同,另外,在低气 速下,其颗粒"湾流"模式也和二维床不同; (4)在本研究中,二维床体现的是一种具有强 烈壁效应的小型流化床的特征,而三维床体现的则 是静床高度具有很大影响的大型流化床的特征. 符号说明 C,C——分别为示踪气体浓度,稀相示踪气体 浓度, [9] [1O] [11] [12] D,——气体轴向扩散系数,m?s[.] d,d,…——分别为气泡直径,最大稳定气泡直径,m dp F45 g ?^ 工h.m.,ht. Ub'Ub… ". U0'mf 颗粒平均粒径,m 小于45"m细粉的含量 重力加速度,i'11?s." 距离气体注入点的距离,111 分别为均一性指数,不均匀指数 分别为气泡上升速度和最大气泡上升速 度,m?s 2.7d.颗粒的终端速度,m?s_1 分别为表观气速,初始流化速度,m?s —— 高度,m ,'eI,,mf References 分别为空隙率,理想状态空隙率,初始 流化状态空隙率 [1]GeldartD.Thesizeandfrequencyofbubblesintwoand three,dimensionalgas,fluidisedbeds.PowderTechno1., 1970,4:41 [2] [3] [4] Es] [6] [7] C81 BriongosJV,GuardiolaJ.Newmethodologyforscaling hydrodynamicdatafroma2D-fiuidizedbed.Chem.Eng. Sci.,2005,60:5151 RowePN,EverettDJ.FluidizedbedbubblesviewedbyX ray.Trans.Inst.Chem.Eng.,1972,50:42 RowePN,MaeGillivrayHJ,CheesmanDJ.Gas dischargefromanorificeintoagasfluidizedbed.Trans. Inst.Chem.Eng.,1979,57:194 ZhangYM,LuCX,ShiMX.Anewhomogeneityindex tocharacterizethefluidizationqualityfornonslugging [14] [15] [16] [17] [I8] [19] [2o3 fluidizedbedsofGeldartAparticles.PowderTechno1., 2OO9,19l(1/2):182[21] BiHT.Acriticalreviewofthecomplexpressurefluctuation phenomenoningas—solidsfluidizedbeds.Chem.Eng.Sci.. 2007,62:3473 vanderSchaafJ.Dynamicsofgassolidsfluidizedbeds[D]. Netherlands:DelftUniversityofTechnology,1998 ZhangYM,LuCX.ShiMX.Evaluatingsolidsdispersion [222 [23] influidizedbedsoffineparticlesbygasbaekmixing experiments.Chem.Eng.Res.Des.,2009,87:1400 ZhangYM,LuCX,GraceJR,BiHT,ShiMX.Gas back—-mixinginatwo..dimensionalbaffledturbulentfluidized bed.Ind.Eng.Chem.RPs.,2008,47:8484 GeldartD.GasFluidizationTechnology.NewYork:John WileyandSonsLtd.,1986 DavidsonJF,HarrisonnFluidizedParticles.London: CambridgeUniversityPress,1963 WertherJ.Influenceofbeddiameteronthehydrodynamics ofgasfluidizedbeds.AIChESymp.Ser.,1974,70(141): 53 WellsJW.Streamingflowinlargescalefluidization// ProceedingofAIChE2001AnnualMeeting:Particle TechnologyForum.Reno,Nevada,USA,2001 ReddyKarriSB,IssangyaAS,KnowhonTM.Gas bypassingindeepfluidizedbeds//ArenaU,ChironeR, MiccioM.SalatinoP.FluidizationXI—PresentandFuture forFluidizationEngineering.Ischia,Italy,2004 IssangyaAS,KnowhonTM,ReddyKarriSB.Detection ofgasbypassingduetojetstreamingindeepfluidizedbeds ofGroupAparticles//BiHT,PugsleyT.Fluidization?. Vancouver,Canada,2007 CaiPing(蔡平),ChenShapeng(陈沙鹏),YuZhiqing(俞 芷青),JinYong(金涌).Effectofoperatingtemperature, pressureandinternalbafflesontheaveragevoidageofgas— solidfluidizedbed.PetrochemicalTechnology(石油化 工),1989,18(9):61O一615 AvidanAA,YerushalmiJ.Bedexpansioninhighvelocity fluidization.PowderTechno1.,1982,32(2):223 LeeGS.KimSD.Bedexpansioncharacteristicsand transitionvelocityinturbulentfluidizedbeds.Powder Techno1..1990.62:207 YangYongrong(阳永荣),RongShunxi(戎顺熙),Chen Gantang(陈甘棠).Theoreticalanalysisexperimentalstudy ofturbulentfluidizedbeds:analysisofdense-phase circulationandmasstransferprocess//Proceedingofthe5th NationalFluidizationConference.1990:14—17 ZhangXiaoping(张小平),GuoSiyuan(郭祀远),LiLin (李琳),ZhangYunbi(张蕴璧).Hydrodynamicsand mixingbehaviorsoffineparticlesinaturbulentfluidized bed.JournalofSouthChinaUniversityofTechnology: NaturalScience(华南理工大学:自然科学版), 1995,23(7):7784 DuB,FanLS.WeiF,WarsitoW.Gasandsolidsmixing inaturbulentfluidizedbed.AIEJ.,2002,48:1896 FokaM,ChaoukiJ,GuyC,KlvanaD.Gasphase hydrodynamicsofagas-solidturbulentfluidizedbed reactor,Chem.Eng.Sci.,l996,51(5):713 LeeGS,KimSD.Axialmixingofsolidsinturbulent fluidizedbeds.Chem.Eng.J.,1990,44:1