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气固循环床提升管中的压力梯度与流动行为研究

易彬  
【摘要】:循环流态化(Circulating Fluidization)作为一种高效无气泡的气、固接触技术,是当代流态化技术研究中最活跃的领域之一。本文在较宽的操作参数范围内,根据气-固两相流(空气-FCC颗粒)在16m高提升管内的压差测试数据和局部浓度测试数据,较系统地分析了压力梯度的分布及其随操作参数的变化,重点研究了提升管高度对压力梯度的分布形式的影响以及由快速流态化转变到密相气力输送的流型过渡点的影响,同时亦对颗粒表观浓度与实际浓度之间的差异及影响因素进行了研究。 研究结果表明,在气-固提升管中,由于颗粒的加速,压力梯度沿提升管高度方向不断减小并趋于恒定;增大颗粒循环量G或减小表观气速U,用于单位质量颗粒加速的能量减小,加速过程延长,不同高度处的压力梯度都将增大,但在提升管上部稀相段和下部浓相段,压力梯度变化行为是不同的。随G的增大,上、下两段的压力梯度之比持续下降,表明压力梯度的轴向分布更趋不均匀;但在U增大的过程中,对应于G较高的条件,两者之比却并非如通常所认为的那样一直持续上升,而是要经历一个下降的过程后再转为上升,表明压力梯度的轴向分布随U地增大不一定总是趋于更加均匀。 提升管高度打对压力梯度ΔP/Δz的轴向分布和快速流态化到密相气力输送的流型过渡具有显著影响。颗粒性质类似、操作参数相近的条件下,H增加,提升管各高度z处的ΔP/Δz都将减小,其轴向分布也趋于更加均匀;H的增加亦将使U,对应的颗粒饱和夹带量G提高;一定U下,提升管高度增加将消耗更多静压能,从而使快速流态化过渡列密相气力输送所对应的颗粒循环量G和床层颗粒浓度减小,并由此提出了过渡点操作参数的新关联式。 在提升管上段,颗粒表观浓度与实际浓度基本接近,但在下部加速段表观浓度与实际浓度差异较大,分析表明,这种差异主要来源于颗粒局部流动结构的不均匀性及颗粒加速效应。在用压差法确定颗粒浓度时必须加以修正。


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