《超細粉在內循環聲場流化床中的流態化》是依託四川大學，由周勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超細粉在內循環聲場流化床中的流態化
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周勇
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提出利用內循環流化床底部噴嘴噴出的高速氣流（～100m/s）破碎超細粉聚團；同時利用強聲波（>100dB）的聲振動和聲湍流效應，使進入導流管和噴泉區的顆粒呈稀相狀態均勻分散在氣流中，環隙區顆粒在輔助氣流和聲波作用下也呈稀懸浮相，具有良好的流動性，以保障顆粒在環隙區和導流管之間穩定循環，實現超細粉的平穩流態化。本課題首先基於力平衡原理對射流場中超細粉聚團的破碎機理進行研究，建立聚團尺寸預測模型；然後通過對聲波作用下氣流速度波形的時域頻域分析,確定速度分布及聲振動和聲湍流強度,得到聲波作用下不同區域氣流運動規律；在此基礎上結合床內氣固兩相流特點，建立氣固兩相流在聲場作用下的運動模型，並通過數值模擬和實驗研究，定量考察不同區域氣固兩相運動規律。最後通過全床質量衡算，建立流化特性計算方程，闡明超細粉在內循環聲場流化床中的流化規律。研究成果可為開發超細粉內循環聲場流化床反應器提供理論基礎和設計參考。
結題摘要
超細粉因具有許多大塊物料所不具備的新性質與新效應，在眾多領域展現出廣闊的套用前景；流態化技術則由於具有較高的氣固接觸效率而在超細粉的表面改性處理以及超細粉的製備和套用方面表現出獨特的優越性，所以研究開發超細粉流態化技術，對超細粉體技術的發展有重要意義。本課題提出利用內循環流化床底部噴嘴噴出的高速氣流（～100m/s）破碎超細粉聚團；同時利用強聲波（>100dB）的聲振動和聲湍流效應，使導流管和噴泉區的顆粒呈稀相狀態均勻分散在氣流中，環隙區顆粒則在輔助氣流和聲波作用下呈良好的流化狀態，並具有良好的流動性，以保障顆粒在環隙區和導流管之間穩定循環，從而實現超細粉的平穩流態化。本課題首先採用實驗測定和數值模擬方法，對內循環流化床中不同區域單相氣流的速度分布與湍流強度及聲波對速度分布和湍流強度的影響進行了研究，闡明了單相氣流的運動規律，並發現聲波可以顯著提高氣流的湍流強度，使環隙區和噴泉區的軸向速度分布更加均勻。然後對超細粉聚團的形成與破碎過程進行了實驗研究和理論分析，提出了噴射區高速射流的剪下作用和導流管內聚團間的碰撞作用是決定聚團尺寸的主要原因，在此基礎上，結合力平衡分析，建立了聚團尺寸分布的預測模型，實驗驗證該模型能很好地預測聚團平均直徑和聚團尺寸分布。在單相氣流運動規律和聚團尺寸預測模型研究成果基礎上，通過數值模擬和實驗研究，考察了不同區域氣固兩相運動規律及聲波的影響，結果表明：流化氣能促進粉體循環，消除環隙死區；高速射流能有效破碎聚團，顯著減小聚團尺寸；聲波可抑制溝流，促進氣泡破碎與顆粒分散，使環隙區固含率分布變得更均勻，環隙區和噴泉區的軸向時均速度在徑向上分布更加均勻，顯著提高環隙顆粒的流化質量；聲波的引入還能有效抑制氣體的旁路，降低流型轉變氣速，減小環隙區最小流化速度，增大床層的操作彈性。研究成果可為開發超細粉內循環聲場流化床反應器提供理論基礎和設計參考。
