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气固喷动床流动特性研究

朱兰瑾  
【摘要】: 喷动床技术在农业、石化、能源、食品、医药、冶金等众多工业过程中得到 越来越广泛的应用,喷动床流动特性直接影响着产品质量及经济效益等,因此已 有较多文献报道对喷动床流动特性的研究工作,为其工业应用提供了基础依据。 事实上,喷动床技术还常常用于湿物料存在的场合,如干燥,颗粒喷涂包裹及改 性,超细颗粒制备等,而对湿物料存在下的喷动床流动特性研究极少。 为此,本课题在二维喷动床上,先开展干物料状态气固喷动床流动特性的研 究,然后进一步探讨湿物料状态下喷动床流动特性,旨在为喷动床技术在处理湿 物料的有关应用中提供一定依据。 本课题通过对喷动床的最小喷动速度、最大喷动压降和流型变化情况的测 定,探讨喷动床的流动特性变化规律。其中对于流型变化,主要借助现代非线性 数学方法(幅度谱分析、Hurst分析、V-statistic分析和标准偏差分析)对床层压 力波动信号的数据分析,提取特征参数,进行研究。 实验研究取得如下重要结果: (1)获得了二维喷动床干物料状态下气固喷动床的最小喷动速度u_(ms)和最 大喷动压降ΔP_(max)的实验关联式。由实验数据和实验关联式均可看出,气固喷动 床的u_(ms)和Δp_(max)受颗粒直径、颗粒密度、静床高、喷嘴直径及锥部角度等因素 影响。 (2)将现代非线性数学分析方法成功地应用于喷动床流型的划分,且首次 将Hurst分析和V-statistic分析方法应用于喷动床的流型研究。其中,压力波动 信号的Hurst指数和标准偏差可准确识别干物料状态下气固喷动床的3种流型, 即固定床、稳定喷动和不稳定喷动。 (3)湿物料状态下喷动床的最小喷动速度、最大喷动压降及流型变化都受 到物料中湿成分的影响,因此气固流动行为变得复杂。其流型变化随着喷动气速 的增大分别为固定床、不稳定喷动和相对稳定喷动,可通过压力波动信号的Hurst 分析和V-statistic分析结果进行识别。当湿含量大于一定值时,床层内将出现死 区结块现象,由此提出防止和减轻床内出现死区结块现象的措施。这些结果都将 为实际应用中涉及处理干物料和湿物料的喷动床操作提供一定的理论依据。


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