《氣固並流下行流化床介尺度結構的研究》是依託重慶大學，由陳恆志擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：氣固並流下行流化床介尺度結構的研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：陳恆志
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題旨在尋求一種基於氣固並流下行過程中介尺度結構的多尺度模擬新方法，對下行床內稀密兩相行為進行模擬研究。通過研究下行床內第一加速段、第二加速段和等速段內顆粒－流體不同作用機制對介尺度結構的影響，建立多機制耦合介尺度結構新的模擬方法，並根據第一加速段與第二加速段和等速段流動特點確定兩個穩定性條件，從而獲得更加有效的調控下行床兩相結構的方法。主要研究內容：氣固流動過程中介尺度結構和下行床整體模型設計；曳力係數的研究和下行床整體模擬；模型驗證及介尺度結構演化與調控物理量之間的轉換關係。通過模擬研究，揭示巨觀反應器尺度和微觀單顆粒尺度對下行床內介尺度結構影響的規律，推動下行床在煤和石油烴熱裂解等工業領域的套用，為氣固流態化介尺度結構的研究提供新思路，同時豐富和發展多尺度和流態化理論。
結題摘要
氣固並流下行流化床由於其順重力場機制,減少了顆粒的返混現象,且其停留時間短,氣固分布相對均勻,因而在生物質裂解,煤制油等快速反應都有較大的套用前景。本研究針對氣固並流下行過程中介尺度結構進行了模擬研究，建立基於介尺度結構的兩相模型,獲得了介尺度壓力係數模型,完成了項目任務書的內容,達到了預期目的。具體結論如下：（1）建立了基於介尺度結構參數的模型方程。 本項目採用5個密相參數和3個稀相參數來描述下行床內氣固兩相結構。根據動量守恆和質量守恆定律，結合下行床內介尺度結構特徵，分別建立了稀相顆粒群、密相顆粒群力平衡方程，回歸了聚團內顆粒濃度的計算方程。 （2） 下行床穩定性條件的研究。由於氣固在兩相流動中的主次作用在下行過程發生變化，本研究創新地提出了兩個穩定性條件來封閉下行床內氣固兩相流動，即第一加速段穩定性條件為流體懸浮輸送能耗最小以及第二加速段和恆速段為顆粒通過床層能耗最小。採用介尺度模型方法計算的結果與實驗吻合得很好，較採用平均方法的Wen-Yu模型計算結果精度更高。 （3）下行行床聚團結構調控。考察了下行床內聚團結構隨操作條件的變化，發現表觀氣速對聚團結構影響較大，聚團內顆粒濃度較小，聚團較為疏鬆，不能形成類似提升管那樣緻密的聚團。 （4）介尺度結構的可視化研究。為了便於直觀地觀察介尺度結構的變化，我們對氣固兩相流中介尺度結構進行可視化研究。採用高速攝像機對矩形流化床內的氣固流動進行連續攝像，開發了基於Matlab的圖像處理程式，能將聚團相和氣泡相從流場中分離出來，從而能直接觀察介尺度結構的變化。 相關研究已發表論文5篇，其中SCI1篇和EI1篇，已投文章兩篇，獲得國家發明專利2項，研究達到預期目標。
