《靜電流化床的流場結構及過程強化的研究》是依託浙江大學，由陽永榮擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：靜電流化床的流場結構及過程強化的研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陽永榮
- 項目類別：重點項目
- 批准號 ：21236007
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
絕緣粉體在流化床中摩擦起電產生嚴重的危害。靜電流態化工程利用外加電場的作用使帶靜電顆粒均勻穩定地流態化，是煤氣化、合成樹脂等重要化工過程強化熱質傳遞、消除靜電危害的新途徑。本申請課題以新型的氣相法聚乙烯流化床反應器為研究與套用背景，利用XPS、Faraday筒、精密天平、以及動態粉體靜電-聲發射線上聯合測量等手段和CFD模擬計算手段，探索靜電荷在粒徑分散的同質聚合物粉體中的轉移、分布的規律，以及化學吸附質對動態粉體靜電增強或抑制的調變規律；研究新的受力環境下顆粒分類、流型轉變、氣泡運動規律及其受外加直流/交流電場的影響規律；研究壁面邊界層靜電場的調變規律，指導壁面防顆粒靜電團聚技術的開發；研究外加電場控制的高荷質比細粉均勻分散懸浮機制與流體力學控制的低荷質比的粗顆粒流態化機制之間的協調，提高流化床穩定性和可調控性。為靜電特性利用、新工藝開發提供普適性的科學理論指導。
結題摘要
為探明靜電及其危害的形成機理，系統探索通過外加電場等措施控制靜電“化害為利”、“以電治電”的科學方法，本項目從動態顆粒的靜電荷分布規律及調控手段、常規靜電流化床中靜電場-流場的耦合作用機制、外加電場的靜電流化床中靜電場-外加電場-流場的耦合作用機制、多場耦合過程的CFD模擬等方面開展研究，獲得了5項創新性成果。（1）通過弧形/環形感應電極等多種檢測手段，測量了流化床內的靜電分布信號，發現了靜電信號與流化床內的流體力學行為具有對應關係，首次建立了顆粒荷質比、顆粒速度以及結塊的線上檢測方法，其中指型靜電線上檢測儀頂替進口產品、在6套聚乙烯流化床反應器成功工業套用。（2）基於顆粒摩擦荷電、電暈荷電過程的理論分析，結合流體力學特徵參數分析，分別建立了流化床原位電極電暈消電模型和描述細顆粒對床內靜電分布規律的數學模型，提出了相應的消電方法。特別是所提出的基於細粉管控的流化床靜電控制技術成功套用於45萬噸/年多區循環流化床聚丙烯反應器的最佳化控制，成效顯著。（3）通過添加微量抗靜電劑，建立了流化床靜電的單因素實驗方法。定量揭示了靜電場-流場耦合作用下，顆粒靜電力對氣泡生長和顆粒運動的抑制作用。研究成果得到國內外同行高度關注。（4）通過考察不同電場方式（交流/直流、順流/錯流、向心/離心）、不同場強的外加電場對靜電流化床中氣泡、聚團、顆粒運動以及床層粘壁的作用規律，發現庫侖力與極化力的重要競爭作用機制，為交流電場抑制粉體粘壁的工業套用提供了理論依據。（5）建立了多場耦合的CFD模擬方法，包括靜電場與流場耦合的CFD-DEM模擬方法以及靜電場-外加電場-流場耦合的歐拉雙流體模擬方法。分別定量描述了由靜電力主導的顆粒團聚對流化床稀相段細顆粒揚析的抑制作用，錯流的外加直流電場對靜電流化床中氣泡的破碎作用，計算結果與實際情況符合。本項目的研究成果以及衍生的檢測技術已取得顯著社會經濟效益，並獲得多項國家及省部級獎項。
