《流化床中“顆粒溫度”的研究》是依託浙江大學，由陽永榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：流化床中“顆粒溫度”的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陽永榮
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請項目以顆粒撞擊壁面的振動能量信號測量和現代波譜分析為手段，分別在冷模流化床、熱模聚合反應流化床和工業裝置上，測定流化顆粒的顆粒溫度（正比於顆粒脈動速度平方）等關鍵的湍動傳遞參數。通過反覆改變各種實驗條件及聚合反應條件下的崩床實驗，研究湍流傳遞參數的調控規律，同時採用離散元模型進行模擬研究；研究乙烯氣相聚合反應器中顆粒溫度對保持氣液固三相流態化和氣固兩相流態化流型共存以及保持反應-蒸發-混合協調的影響機制，以掌握流型穩定共存的操作區間；研究利用顆粒溫度的實驗數據協助封閉顆粒擬流體運動方程的方法，研究相間相互作用自動適應流型變換的調節機制，並套用於雙流型共存的反應器結構參數和操作條件的模擬最佳化，提高CFD模型的預測能力。本項目研究對於面向傳熱強化和產品工程的雙流型/雙溫區流化床乙烯聚合反應器以及其它的多相流過程的開發研究均具有重要的學術意義和套用價值。
結題摘要
2011年~2013年，本項目組按照研究計畫基本完成相關研究內容。項目的主要成果包括建立了ASN激勵測量和標定方法，為“顆粒溫度”的實驗測量方法提供了堅實的基礎。採用此振動信號測量的方法，對氣固流化床反應器中“顆粒溫度”進行了表征，結合吸引子、複雜性分析等信號分析方法，對實驗室冷漠、工業熱模氣固流化床中的結塊故障進行了診斷，結果顯示均能有效地表徵結塊的產生。相比其他分析方法以及結塊測量手段，吸引子法表現得更加迅速、靈敏，能在結塊早期就對故障有明顯的反映，類似的方法套用到臥式攪拌釜中也得到了較好的結果。此工作對工業流化床的穩定操作具有十分重要的意義，表明本項目提出的測量方法具有廣闊的套用前景。在實驗測量方面取得進展的同時，採用目前研究廣泛的CFD模擬手段， Fluent軟體進行流化床模擬研究，採用基於顆粒動力學理論的雙流體模型，獲得了“顆粒溫度”譜，並結合級串理論對顆粒溫度譜劃分為含能尺度、慣性尺度和耗散尺度，並發現“顆粒溫度”譜衰減具有表征“滯留區”位置的潛力。與此同時，對流化床內湍動參數進行模擬，研究分析了湍動能耗散的間歇性，並考察影響湍動耗散間歇性的因素。將小波分解套用於顆粒脈動速度的分析，得到了顆粒運動引發的渦的一系列性質，並將單相流中的相干結構概念引入氣固流體系中，通過進一步檢測和分析驗證，證明了流化床中存在著決定流場間歇性的相干結構。模擬這一部分的工作，對深刻地理解流化床中存在的湍動特性和流場間歇性的研究，具有重要的理論意義。 在此基金項目的資助下，已發表論文SCI論文12篇，EI論文6篇，還培養了3位博士研究生，其中2位已通過答辯獲得博士學位。並與德國伊梅爾瑙理工大學Siegfried Stapf教授研究小組進行合作交流，並赴美國參加AIChE年會並作口頭報告交流，形成了國際上的影響力。工業套用方面，結塊故障檢測技術，已在中石化股份有限公司的烯烴聚合流化床反應器裝置中得到套用，形成流化床的穩定性線上監控技術，轉化成實際生產力。
