一、气固并流下行床反应器出入口结构研究现状与展望（论文文献综述）
刘娟波[1]（2020）在《基于EMMS模型的气固广义流态化相图及其应用》文中提出气固广义流态化包括并流上行、并流下行和逆流下行等不同的操作模式,各操作模式下均存在颗粒轴径向非均匀分布。对气固并流上行流动,随气体速度增大,反应器中会出现从鼓泡、湍动、快速流态化到稀相输送的流域转变,快速流态化向稀相输送的转变伴随结构的突变,出现噎塞（Choking）现象。对气固逆流下行流动,当气体速度或者固体循环量过大时,向下运动的颗粒会被阻止甚至从反应器顶部溢出,出现液泛（Flooding）现象。上述动力学特征随操作条件的变化,能以流态化相图系统地反映,这对反应器的设计和操作控制具有重要的理论和实际意义。但目前已发表的相图主要针对并流上行各流域且基于实验数据或经验关联,并且不能完全反映噎塞和液泛等重要特征。气固流态化是典型的非线性非平衡系统,具有以颗粒团聚物和气泡为典型形态的动态介尺度结构,对此提出的能量最小多尺度（Energy-Minimization Multi-Scale,EMMS）模型已成功描述了并流上行的流域转变和噎塞现象,并拓展应用于鼓泡流态化和下行床系统。论文基于EMMS逆流下行床模型预测液泛现象,并通过EMMS稳态模型与CFD-DEM模拟结果的相互验证,论证了其合理性,最后集成上述研究得到基于EMMS模型的广义流态化相图。论文的主要内容如下:论文首先将EMMS模型拓展应用于逆流下行床轴向动力学参数和液泛气速的预测,明确了操作条件、颗粒物性、边壁摩擦力和入口空隙率对轴向动力学分布的影响。逆流下行床中完全发展段空隙率随表观气速的变化规律为:随表观气速增大,空隙率先缓慢降低、再剧烈降低、最后微弱下降直至模型无解,总体表现为S形分布。根据该分布规律,提出了液泛气速的预测方法。为了验证上述预测,论文分别采用CFD-DEM模拟与稳态EMMS模型分析了气固广义流态化中的流域转变,两者的预测结果定性一致。对逆流下行流动的CFD-DEM模拟检验了 EMMS逆流下行床模型预测的轴向动力学参数分布规律和液泛判定方法,据此定性总结分析了液泛现象的物理含义。同时,对于并流上行噎塞状态饱和夹带量的预测,原始EMMS模型与CFD-DEM模拟的计算结果相近,验证了 EMMS模型的正确性。而CFD-DEM模拟精细地展示了噎塞时床层顶部稀相区与底部密相区共存,空隙率轴向S形分布,径向中间稀、边壁浓的环核结构,并与大量实验结果相符。最后,结合原始EMMS模型和各拓展模型,得到了基于EMMS模型的广义流态化相图,以反映各操作模式下床层空隙率、噎塞和液泛气速随操作条件的变化。但基于EMMS模型的相图针对特定颗粒流体物性计算,实际系统中颗粒流体物性差异大,为此对相图上的典型特征变量,采用量纲分析将其表达为材料物性和操作条件组成的无量纲量的函数,并拟合得到它们之间的关联式,从而拓展了相图的应用范围。本论文研究有助于拓展EMMS理论在气固系统稳态模拟中的应用,对气固系统在不同模式下的操作和控制具有重要的理论和实际意义。
苏鑫[2]（2020）在《高密度气固循环流化床形成机制及其流动特性实验研究》文中提出高密度气固循环流化床（High-Density Circulating Fluidized bed,HDCFB）因其具有气固作用强烈、传热、传质效率高等优异的性能,在石油化工、能源转化以及环境保护等领域应用广泛。但有关HDCFB的基础研究远落后于工业应用,究其根本原因是在实验室内很难形成稳定的高密度操作状态。本文旨在搭建一套大型HDCFB实验装置探究其形成机制,并以提升管为研究对象在极宽的操作范围内系统地研究颗粒浓度、颗粒速度以及颗粒聚团的分布特性,揭示HDCFB内气固流动规律,为HDCFB反应器的设计开发和工业应用提供理论指导。自行设计并搭建了一套高18 m的HDCFB冷模实验装置,其颗粒循环速率（Gs）高达1800 kg/（m2 s）,完全覆盖工业装置的操作条件。定量研究了储料高度、下料控制阀开度、表观气速以及储料罐底部流化风的量对Gs的影响。然后,建立了全回路压力平衡模型,该模型可以根据装置结构、颗粒性质以及操作条件准确地预测Gs,同时给出系统的压力分布,为HDCFB设计、优化和操作提供理论指导。在100-1800 kg/（m2 s）的操作范围内,系统地研究了颗粒浓度与速度的轴径向分布。轴向上,颗粒浓度与速度均呈指数型分布,截面平均颗粒浓度可以达到0.2以上。径向上,高密度操作时呈抛物线型分布而非低密度操作状态的“环-核”流动结构。气固流动结构的发展速度随Gs的增加而变缓,当Gs>1400 kg/（m2 s）时,直到12 m的轴向位置气固流动结构才得到充分发展。另外,随着Gs的增加,颗粒浓度的标准差逐渐增加,概率密度分布变宽,向下运动的颗粒数量逐渐减少甚至消失,说明气固湍动程度增强,接触效率提高,轴向“返混”减弱,反应器性能提升。最后,对比不同高度提升管内颗粒浓度与速度分布发现,较矮的提升管不但会限制气固流动结构的发展,而且还会增加颗粒浓度并减小颗粒速度,这也是在较高的提升管内研究HDCFB流动特性的原因。与传统的循环流化床相比,在极高的颗粒通量（Gs>1000 kg/（m2 s））下操作的HDCFB具有轴径向分布均匀、气固接触效率高、“返混”弱、处理量大等优异的性能。基于颗粒浓度瞬时信号开发了一种物理意义明确且具有时变性特征的颗粒聚团识别方法,利用该方法对提升管内颗粒聚团特性进行了系统的表征。结果显示,在高密度条件下,提升管内更易形成颗粒聚团、形成的聚团浓度更高、尺寸更小、运动速度更慢。而当Gs>1400 kg/（m2 s）时,颗粒聚团时间分数显着降低,聚团浓度基本维持稳定,聚团尺寸和速度稍有增加,再次说明HDCFB反应器内气固混合更均匀,接触效率更高,反应器性能更优。总之,HDCFB是一种高效的反应器形式,研究意义和应用前景巨大。
刘晋[3]（2019）在《高密度气固下行循环流化床内颗粒聚团特性研究》文中研究指明为了准确表征并研究下行床内气固流动特性尤其是颗粒聚团特性,本论文搭建了高度为5 m的二维下行循环流化床,在表观气速为1～7 m/s,颗粒循环量为100～700 kg/m2s的操作范围内,研究了下行床内平均颗粒浓度及平均颗粒速度的分布特性,在此基础上对下行床内颗粒聚团的时均及动态特性进行了详细探索,并系统考察了表观气速和颗粒循环速率对气固流动特性的影响规律。对下行床内尤其是高密度下行床内的气固宏观流动特性的研究表明,平均颗粒浓度及平均颗粒速度的轴向分布受入口结构的影响,气固流动不均匀。下行床轴向上,平均颗粒浓度分布呈现“顶部浓、底部稀”的特征。在下行床底部充分发展区,平均颗粒浓度约为0.7～10.9%,平均颗粒速度约为1.6～6.7 m/s;下行床横向截面上,平均颗粒浓度呈“中心低、边壁高”,平均颗粒速度则呈“中心高、边壁低”的分布特征。高密度操作条件下,平均颗粒浓度及平均颗粒速度分布不均匀性更大。对于操作条件的影响,平均颗粒浓度随表观气速的增大而减小,随颗粒循环量的增大而增大。平均颗粒速度随着表观气速增大而增大,但其随颗粒循环量的变化规律较为复杂。较小表观气速下（Ug≤3 m/s）,平均颗粒速度随颗粒循环量增大而增大;而较大表观气速下（Ug>3 m/s）,随颗粒循环量的增大,平均颗粒速度轴向分布变化幅度较小。这主要是因为较小表观气速下,气固间的作用力相对较弱,颗粒循环量的增加,使得颗粒形成聚团的几率增加,颗粒更多以颗粒聚团的形式通过下行床,导致整个轴向和横向的平均颗粒速度均增加。较大气速下气固作用较为强烈,增加颗粒循环量对颗粒聚团的形成影响不显着,颗粒的运动主要受表观气速影响,故平均颗粒速度变化不显着。基于以上研究,本论文进一步探讨了下行床内颗粒聚团特性及其随操作条件的变化趋势。颗粒聚团静态特征参数主要包括聚团固含率、聚团时间分数及聚团出现频率。主要研究结果表明,颗粒聚团固含率在轴向上呈“顶部浓、底部稀”的分布规律,这与下行床内平均颗粒浓度的轴向分布特性一致。在下行床底部充分发展区,颗粒聚团固含率为0.7～15.5%,颗粒聚团时间分数为30.3～40.4%,颗粒聚团出现频率在390～780 Hz之间。从横向分布来看,颗粒聚团固含率和时间分数呈“中心低、边壁高”的分布趋势,而颗粒聚团出现频率呈“中心高、边壁低”的分布特征。考察操作条件对颗粒聚团时均特性参数分布规律的影响可以发现,聚团固含率及聚团时间分数随操作条件的变化规律一致。二者随着表观气速的降低或颗粒循环量的增加而增加。对于聚团出现频率,其随表观气速的增加而增加。这主要是因为表观气速增加使得气固作用强度增加,颗粒聚团的形成和破碎频率随之增加。颗粒循环量对聚团出现频率的影响则在高低密度操作条件下略有不同。固定操作气速且颗粒循环量较小时（Gs≤300 kg/m2s）,随着颗粒循环量的增加,聚团出现频率在下行床入口处有所增加。入口处气固作用较为强烈,颗粒循环量增加,气固及固固接触概率和相互作用均得到加强。因此,入口处的聚团形成及破碎更加频繁,表现出较大的聚团出现频率。当颗粒循环量达到500 kg/m2s时,下行床内实现了高密度操作。高密度操作条件下,增加颗粒循环量强化了颗粒与颗粒之间的相互作用力,形成的颗粒聚团将更加稳定,故导致颗粒聚团破碎现象有所降低,聚团出现频率有所下降。颗粒聚团的动态参数主要为颗粒聚团速度,在聚团速度及聚团持续时间的基础上还可以计算得到聚团弦长。颗粒聚团速度约为3.6～7.5 m/s,略大于相同操作条件下的平均颗粒速度。操作条件对聚团速度沿下行床轴向与横向分布规律的影响与其对平均颗粒速度分布规律的影响基本一致。聚团的弦长约为1.6～3.3 mm,且聚团弦长随表观气速的减小或颗粒循环量的增大而增大。对比高低密度操作条件下的结果可以发现,低密度操作条件下,聚团弦长随表观气速变化更明显,变化范围从1.6～3.3 mm;高密度操作条件下,聚团弦长则集中在2.5～2.9 mm,且基本不随表观气速及颗粒循环量的变化而变化。本实验操作条件下,颗粒聚团持续时间约为0.30～0.98 ms。对于操作条件的影响,颗粒聚团持续时间随表观气速的增加而降低。低密度操作条件下,聚团持续时间随颗粒循环量的增加而增加。高密度操作条件下,持续时间随颗粒循环量的变化规律则受表观气速的影响。在较小表观气速（Ug=1 m/s）下,颗粒循环量由500 kg/m2s增加至700 kg/m2s时,颗粒聚团持续时间随之降低;而在较大表观气速（Ug=3 m/s）下,颗粒聚团持续时间则随颗粒循环量的增加而增加。
李浩然[4]（2019）在《脉动流变压吸附分离CH4/CO2实验与模拟研究》文中研究指明随着社会进步与科学技术发展,高含碳能源在应用过程中由于污染大、危害环境等特点渐渐被限制使用,而天然气由于清洁、高效、安全可靠被广泛应用。新开采的天然气中含有大量CO2杂质气体且去除难度较大,会对后续加工与使用造成不良影响,现行应用较多的气体分离工艺有:醇胺法、深冷分离法、膜分离法等。而常应用于气体分离的变压吸附法由于耗能低、工艺简单方便、污染小等优势被广泛使用,但是变压吸附过程中仍有存在流动死区和吸附不均匀等问题。本文利用脉动流能够改善流动效果,减少流动死区,并在一定程度上突破阻碍吸附的气体附面层,提高吸附效率,结合常用的变压吸附工艺,提出脉动流变压吸附工艺,可以有效提高变压吸附的吸附量、分离系数等,改善吸附效果。实验部分通过单柱CH4/CO2穿透曲线对比分析了直流与脉动流吸附分离CH4/CO2效果区别。研究了不同脉动频率、气体流量、吸附压力、吸附剂种类等条件对CH4/CO2脉动分离效果的影响。实验结果表明:随脉动频率增大,CH4/CO2分离效果先改善,后变差;随着气体流量与吸附压力的增大,最佳吸附效果对应的脉动频率随之增大;不同的吸附剂种类对于脉动流的吸附效果不同,但三种吸附剂在脉动条件下的吸附效果及脉动对其吸附的改善效果趋势一致,为先改善后变差,其吸附效果与受脉动吸附影响效果为:13X沸石分子筛>5A沸石分子筛>椰壳活性炭。模拟部分通过流体动力学软件Fluent,使用多孔介质模型结合D-A模型自定义UDF吸附程序模拟了直流与脉动流吸附过程,并通过实验测得不同位置处CH4/CO2穿透曲线进行对比分析。模拟结果表明:脉动吸附过程一方面可以通过改善整体流动,使气体分布更均匀,从而改善吸附效果;另一方面在吸附柱前半段由于脉动冲击力过大可能会出现吸附效果变差的现象,因此脉动吸附的脉动频率与吸附柱长径比要适当,否则不但没有改善吸附效果,反而有可能使CH4/CO2气体提前穿透。实验结果与模拟结果前半段吻合度较高,但后半段脉动吸附实验穿透时间比模拟穿透时间延后较多,说明实验过程中脉动流对流动死区及气体附面层改善效果更明显。
杜梦杰[5]（2018）在《EMMS模型的能耗分析及应用》文中提出气固两相流由于其非线性非平衡特性,往往呈现出复杂的多尺度非均匀结构。诸如气泡或团聚物等介尺度结构的产生,使得气固两相流中的传递过程与单相系统差别很大,其分析与模拟一直是两相流研究的热点之一。能量最小多尺度（Energy Minimization Multi-Scale,EMMS）模型考虑了气固两相流中单颗粒、团聚物及系统间的多尺度相互作用,并且从物理机制出发建立了稳定性条件,成功复现并阐释了实验中的噎塞与曳力减小等现象。本论文在EMMS模型的框架下,进一步分析了模型的数学性质和物理意义,特别是对其稳定性条件中包括的不同极值趋势的详细定量对比进一步验证了该模型中蕴含的竞争中协调的原理,改进了非均匀结构曳力的表达。本论文各章内容安排如下:第一章作为文献综述,首先阐述了气固系统中的局部和整体非均匀结构以及流域转变过程,并在此基础上调研了各种曳力模型。最后概述了研究气固两相流这类非线性非平衡系统的EMMS模型及其原理。第二章主要考察了 EMMS模型中蕴含的不同控制机制的极值趋势。首先进一步明确了 EMMS模型中各物理量的定量表达,并分析了在稳态条件下不同能耗占比的合理性。由于EMMS模型中的稳定性条件Ns= min是由气相占主导的Wst=min与固相占主导的εg = min相互协调产生的,因此考察了它们单独作用于系统时所能产生的结构,发现这两个极值趋势分别代表了非线性非平衡系统的耗散最小与耗散最大。接着研究了其他的极值趋势单独作用时所表现的行为,发现除了一些极值趋势也能反映耗散最大或最小之外,其余的极值趋势对应的结构特征参数均处于两者之间。最后考察了团聚物直径方程对于极值趋势的影响,得到了极值趋势是EMMS模型固有性质的推论。第三章基于第二章的研究结果进行了气固流态化系统的全流域分析。作为其准备工作,对最大非均匀空隙率、稀相空隙率、团聚物直径方程等进行了理论分析,获得了更自洽的表达。然后以典型的循环流化床为例,完整复现了从均匀膨胀、鼓泡、快速流化、稀相输送到理想稀相输送等一系列流域的转变。对于最大非均匀空隙率建模时遗留的待定参数进行了敏感性分析,给出了合理的取值建议。最后还考察了不同的团聚物直径方程对于噎塞预测的影响,发现目前EMMS模型中采用的方程实用性较好。第四章,根据上述研究,从工程实用的角度提出了一种简便而通用的非均匀结构曳力的表达。通过考察不同的团聚物直径方程以及不同的稳定性条件,发现网格内颗粒浓度较高时采用较大的团聚物尺寸可以避免出现不合理的曳力系数,且稳定性条件中的输送部分对于曳力影响不大。由此可以提出基于滑移速度的曳力模型,避免对于不同的操作条件重新计算曳力模型的相关参数,该模型同样适用于下行床体系。第五章总结了本论文工作的主要成果与结论,并展望了 EMMS模型进一步发展的几个重要课题。
王霄[6]（2017）在《移动式生物质热裂解系统流体动力学研究及装置研发》文中指出移动式生物质热裂解设备可深入资源集中地带作业,将低密度生物质转化为高能密度热解油,解决原料收集和运输问题。本文利用间壁型流化床作为反应器主体结构,并通过计算流体动力学法（CFD）验证了环形空间流态化效果;开展热态试验研究,揭示了间壁型流化床传影响机制;基于理论计算确定了反应器系统最佳供热方案并考察其热力学及操作特性。本文同时提出了一种双重气力生物质输料方法,通过冷态试验探究了进气方式和结构参数对进料影响;此外开展流化床密相区生物质气力输送研究,获悉了影响流化床环境下进料效率本质因素。随后根据研究结论完成了“移动式热裂解系统”关键装置的研发。本文主要结论以及创新点如下:（1）基于CFD法,考察了模型选择、参数以及边界条件对数值模拟影响,通过冷态试验验证优选出最佳曳力模型、颗粒弹性恢复系数和镜面系数的组合。（2）基于优选模型和参数进一步展开模拟,获悉了初始床高、颗粒粒径和气体速率对环形空间流态化特性影响;此外,与圆柱形流化床对比显示,截面形状对颗粒速度及其分布有较大影响。（3）热态研究结果显示,床料堆积高度对间壁型流化床传热影响显着,而粒径影响不明显;同时基于经典“颗粒团更新理论”构建了传热模型,数值计算结果显示,传热主要发生在流化床密相区,颗粒团接触时间是影响传热关键因素,提高气体速率使雷诺数升高,也可提高传热系数。（4）通过理论计算确定了外部换热装置的最佳连接方案;同时计算结果显示间壁型流化床传热效率高于同等规模气-气式换热器,且随冷流体流率增加而显着提升,反应区温度与冷流体旁路流率呈现良好线性关系,验证了温度调节方法的可行性。（5）通过试验测试验证了双重气力输送的进料效果,喷动气和流化气的使用分别促进了气体输送效率和输送稳定性,喷动管结构参数对进料率有显着影响,提高布风板开孔可提高进料率但对稳定性起负面作用。（6）创新性地将喷动管结构参数融入Ergun公式,建立了压力仓气固流动模型,经验证进料率计算误差在±15%以内。（7）通过流化床密相区输料试验,探究了输料效率与气体速率、颗粒粒径和布风板开孔率间的关系,总结出空隙率是除床层压力外影响生物质进料的第二因素。（8）提出并建立了气体、床料和生物质三相流体动力学模型,同时提出“逐步检验”法,实现了模型数值求解;通过模型数值计算进一步得出生物质移动速率是影响输料效率的关键因素。（9）基于研究结论所完成了套管式流化床反应器研发,设有环形加热区以及螺旋板换热器,有效提高了传热及能源利用率;新型双重气力式进料器设有内置喷动管和布风板,促进了输料效率及稳定性;此外,研发的复合式蒸汽冷凝器含喷射和喷淋两级冷凝,设有冷却盘管用以降温,通过合理布局使整体结构更紧凑。
罗权浩[7]（2015）在《催化裂化短接触旋流反应器气固相数值研究》文中研究说明短接触旋流反应器是中国石油大学（华东）在旋流器基础上开发的一种新型流化催化反应器。本文采用欧拉双流体模型对冷态操作条件下旋流反应器内部气固两相流动进行数值模拟,并附加无反应组分输运方程来计算反应器内气固停留时间分布。本文首先考察了双流体模型参数和颗粒入口参数对模拟结果的影响,认为镜面反射系数对反应器分离区内多相流影响很大,而对入口混合区多相流影响较小;颗粒入口参数仅影响入口混合区内流动行为,对分离区不影响,并与实验结果对比,验证了模拟的准确性。其次,讨论了不同入口结构混合区内气固停留时间、返混特性以及颗粒分布,优选出斜下切进气入口结构。认为斜下切式结构比斜上切和直切式结构气流返混小,气固停留时间短。相比直插式气体入口结构,斜切式结构的混合区内气固混合效果更好。最后,本文分析了旋流反应器内颗粒浓度场分布以及停留时间分布特征,并考察了操作条件和颗粒属性的影响。结果表明:混合区筒体环形空间存在明显的轴向压力梯度,而分离区则存在明显的径向压力梯度;一定范围内增大入口气速,有利于气固混合;粒径或密度越大,混合腔锥段处器壁颗粒浓度越大,粒径10μm和密度为1000 kg/m3的颗粒在筒体环形空间内浓度沿径向分布较均匀;反应器内气固停留时间都呈单峰分布,气流远离平推流,颗粒流接近平推流,气固平均停留时间均小于1秒;不同操作气速下气固流型稳定,颗粒平均停留时间随着气速增大而减小,随着颗粒循环率增大增大。随着颗粒粒径或密度的增大,颗粒流越接近平推流,颗粒平均停留时间减小。
杨世亮[8]（2014）在《流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究》文中研究指明稠密气固两相流动广泛存在于能源、化工、冶金等工业应用过程中,对其深入研究既有助于对固相输运特性以及气固两相间相互作用机理的揭示,也能为工程实际中密相设备的设计和放大提供指导。本文在欧拉-拉格朗日耦合框架下,发展了可对复杂结构床体内稠密气固两相流动进行大规模并行计算的计算流体力学耦合离散单元法（CFD-DEM）模拟平台,其中对流体运动的求解在计算网格尺度进行,而固相运动的求解则在颗粒尺度层面对每个颗粒运动轨迹进行跟踪。同时,将稠密两相流动中气固之间对流换热以及颗粒之间导热传热耦合进计算框架,并加入了预测管壁磨损分布的子模块。基于该计算平台,对几种工业过程中典型密相流化设备内两相流动机理进行了分析；同时,借助于离散单元法追踪颗粒的优势,从颗粒尺度层面对固相的重要运动特性进行研究。研究内容主要包含以下三个部分：第一部分为三维鼓泡流化床内气固输运特性以及埋管传热和磨损机理研究。首先对三维鼓泡流化床内气固两相运动及其与气泡之间的交互进行了研究,并从颗粒尺度揭示了系统内固相耗散和湍动特性,同时考察了气固两相之间的传热特性。接着,基于单根埋管鼓泡流化床,阐释了埋管周向不均匀换热系数分布特性与其周向气固流动分布特性之间的强耦合关系,并揭示了不同传热机理在其传热过程中的作用。最后,对比研究了管排方式对密相流化床内气泡运动路径、固相浓度、颗粒耗散及其混合的影响,并揭示了预测管束磨损分布的时均物理量。第二部分是三维喷动流化床内固相输运机理以及带隔板双体矩形截面狭缝喷动床内流动特性分析。首先研究了三维喷动流化床内喷动-环隙区间相互作用边界的特性及参数对其的影响,同时从颗粒尺度层面统计了固相在系统内的循环及其在不同区域的停留和耗散特性。此外,考察了操作参数（表观气速、颗粒粒径）及床体放大对这些特性的影响。接着,对实验室尺度的带隔板三维矩形截面狭缝双体喷动床内时均流动特征进行了分析,并揭示了喷动区边界特性以及喷动区-环隙区之间作用的强度参数,同时研究了隔板高度对系统腔室间作用的影响。第三部分研究了带隔板内循环流化床内典型气固流动特征及固相停留和耗散特性,同时量化研究了三维整床循环流化床内采用双侧返料方式对提升管内气固流动不均匀性改善程度。首先深入分析了内循环床内气固流动机制,标识了床体内气泡优先上升路径及固相优先循环路径,同时研究了操作条件（流化风速和颗粒直径）和床体结构参数（隔板倾角、热交换腔侧墙倾角、隔板底部通道高度等）对固相循环、停留和耗散特性的影响。接着,对三维双侧返料循环流化床内全床气固流动的分布特性进行了研究,考察了提升管内复杂稠密流动及其典型流动特性。在颗粒尺度层面得到提升管内固相耗散、停留、受力及旋转方面的信息,以及气固两相在旋风分离器、立管及返料阀内的运动特性。此外,对比单侧返料方式,定量考察了双侧返料对改善提升管内气固流动不均匀性的效用,以期能为设备设计及放大提供理论支撑。
黄峰[9]（2014）在《冷态条件下短接触旋流反应器内气固流动梯度场分布研究》文中研究表明短接触旋流反应器是中国石油大学（华东）在旋流器基础上开发的一种新型流化催化反应器。本文采用欧拉双流体模型对冷态操作条件下旋流反应器内部气固两相流动进行数值模拟,并附加无反应组分输运方程来计算反应器内气固停留时间分布。本文首先考察了双流体模型参数和颗粒入口参数对模拟结果的影响,认为镜面反射系数对反应器分离区内结果影响很大,而对入口混合区基本不影响;颗粒入口参数仅影响入口混合区内流动行为,对分离区不影响。并与实验结果对比,验证了模拟的准确性。其次,讨论了不同入口结构混合区内气固停留时间、返混特性以及颗粒分布,优选出斜下切进气入口结构。认为斜下切式结构比斜上切和直切式结构气流返混小,气固停留时间短。相比直插式气体入口结构,斜切式结构的混合区内气固混合效果更好。最后,本文分析了优选出的旋流反应器内压力分布、颗粒浓度场分布以及停留时间分布特征,并考察了操作条件和颗粒属性的影响。结果表明:混合区筒体环形空间存在明显的轴向压力梯度,而分离区则存在明显的径向压力梯度;一定范围内增大入口气速,有利于气固混合;粒径或密度越大,混合腔锥段处器壁颗粒浓度越大,粒径10μm和密度为1000 kg/m3的颗粒在筒体环形空间内浓度沿径向分布较均匀;反应器内气固停留时间都呈单峰分布,气流远离平推流,颗粒流接近平推流,气固平均停留时间均小于1秒;不同操作气速下气固流型稳定,颗粒平均停留时间随着气速增大而减小,随着颗粒循环率增大增大。随着颗粒粒径或密度的增大,颗粒流越接近平推流,颗粒平均停留时间减小。
马艺[10]（2012）在《超短接触旋流反应器流动特征及反应行为研究》文中认为催化裂化工艺（FCC）是最重要的重油轻质化的工艺之一，随着原料油的重质化和劣质化，传统催化裂化装置的反应时间长、生焦严重、产品质量差等弊端日益明显。因此，非常有必要开发新型催化裂化反应器来实现催化裂化反应的高苛刻度条件以优化产品结构。本文针对新型超短接触旋流反应技术，采用数值计算、实验研究和理论分析的方法，对旋流反应器内部气固两相流动、剂油短时接触时间及裂化反应过程进行了全面的研究。本文首先对旋流反应器三维流动梯度场及二次旋流特性进行研究，分析混合腔和分离腔内的压力分布、湍流分布特征，考察了固相迁移运动规律及颗粒浓度分布，模拟结果发现：混合腔内气固两相在低气速剪切流下接触混合，为催化反应进行提供了前提，之后由下部环形空间均匀流出，经导向叶片旋转加速后在分离腔内形成强旋流状态，固相颗粒向边壁的径向迁移速度加快，气固实现快速分离。其次，本文对旋流反应器短时接触水平及气固传热效果进行了研究，主要针对反应器固相停留时间与高温下温度场变化规律进行考察，分析得到固相停留时间分布曲线绝大部分呈单峰分布，固相颗粒达到排尘口的时间短而一致，虽然气固接触时间很短，但是气固两相垂直正交接触，快速传热，尤其是混合腔入口附近温度变化梯度较大。在此基础上进一步研究了不同结构参数（混合腔入口位置、叶片位置、叶片出口角和叶片个数）、不同操作参数（剂油比、操作温度、进风方式和颗粒粒径）对旋流反应器内部流动和传热的影响规律。研究结果表明，结构和操作参数对旋流反应器流场和温度场都有不同程度的影响，并且各参数对流动和传热的交互作用也不可忽略。最后，本文对优选出的旋流反应器结构模拟计算内部裂化反应行为，并将裂化反应产品收率与提升管反应器进行比较，得到以下结论：虽然旋流反应器的最终转化率均低于提升管反应器，但就产品选择性来说，旋流反应器在改善产品结构和减小生焦方面存在优势。并进一步结合旋流反应器特有的压力场、浓度场和温度场，建立旋流反应器内流动梯度场及反应梯度场的匹配关系。上述研究工作对旋流反应器催化裂化反应过程的深入研究奠定了基础，为新型短接触反应器的研制开发提供了理论依据。
二、气固并流下行床反应器出入口结构研究现状与展望（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气固并流下行床反应器出入口结构研究现状与展望（论文提纲范文）
（1）基于EMMS模型的气固广义流态化相图及其应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 流态化相图 |
| 1.3 气固广义流态化 |
| 1.3.1 气固系统介尺度结构 |
| 1.3.2 并流上行流动 |
| 1.3.3 并流下行流动 |
| 1.3.4 逆流下行流动 |
| 1.4 EMMS理论及其发展 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 第2章 气固逆流下行床轴向动力学模拟 |
| 2.1 EMMS逆流下行床模型 |
| 2.1.1 逆流下行床本构方程及稳定性条件 |
| 2.1.2 EMMS逆流下行床模型求解 |
| 2.2 操作参数影响及模型验证 |
| 2.3 “液泛”预测 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 气固广义流态化的稳态及离散模拟 |
| 3.1 CFD-DEM模拟方法 |
| 3.2 气固逆流下行床的CFD-DEM模拟 |
| 3.3 气固并流上行床的CFD-DEM模拟 |
| 3.4 气固并流下行床的CFD-DEM模拟 |
| 3.5 广义流态化EMMS稳态计算与CFD-DEM模拟对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于EMMS模型的气固广义流态化相图及其应用 |
| 4.1 气固广义流态化经验相图绘制 |
| 4.2 气固广义流态化EMMS统一模拟 |
| 4.3 基于EMMS模型的气固广义流态化相图绘制 |
| 4.4 典型动力学参数的无量纲拟合 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）高密度气固循环流化床形成机制及其流动特性实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 气固循环流化床 |
| 1.1.1 循环流化床结构及其特点 |
| 1.1.2 典型的CFB实验装置 |
| 1.2 高密度循环流化床的气固流动特性 |
| 1.2.1 HDCFB内颗粒浓度流动特性 |
| 1.2.2 HDCFB内颗粒速度流动特性 |
| 1.2.3 HDCFB流动结构的发展特性 |
| 1.3 高密度循环流化床内颗粒聚团特性 |
| 1.3.1 颗粒聚团的识别 |
| 1.3.2 循环流化床内颗粒聚团特性的表征 |
| 1.4 文献综述小结 |
| 1.5 本文研究任务 |
| 第2章 实验装置及测量方法 |
| 2.1 实验装置及材料 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 颗粒性质 |
| 2.2 测量参数及仪器 |
| 2.2.1 表观气速 |
| 2.2.2 颗粒循环速率 |
| 2.2.3 压力数据 |
| 2.2.4 局部颗粒浓度及速度 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高密度气固循环流化床形成机制 |
| 3.1 高密度操作的实现 |
| 3.2 操作条件对颗粒循环速率的影响 |
| 3.2.1 储料高度的影响 |
| 3.2.2 储料罐底部流化风的影响 |
| 3.2.3 提升管表观气速的影响 |
| 3.2.4 阀门开度的影响 |
| 3.3 颗粒循环速率预测经验模型 |
| 3.4 全回路压力分布综合数学模型 |
| 3.4.1 储料罐与伴床的压头 |
| 3.4.2 提升管的压降 |
| 3.4.3 气固分离系统的压降 |
| 3.4.4 进料斜管处的压降 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高密度循环流化床颗粒浓度分布特性 |
| 4.1 颗粒浓度分布 |
| 4.1.1 颗粒浓度轴向分布 |
| 4.1.2 操作条件对截面平均颗粒浓度的影响 |
| 4.1.3 颗粒浓度径向分布 |
| 4.2 颗粒浓度分布的轴向发展 |
| 4.2.1 颗粒浓度径向分布的轴向发展 |
| 4.2.2 不同径向区域颗粒浓度的轴向发展 |
| 4.2.3 颗粒浓度轴向发展不均匀性 |
| 4.3 颗粒浓度瞬时波动特性 |
| 4.3.1 颗粒浓度波动的标准差 |
| 4.3.2 瞬时颗粒浓度波动 |
| 4.3.3 颗粒浓度的概率密度分布 |
| 4.4 不同高度提升管内颗粒浓度的轴径向分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高密度循环流化床颗粒速度分布特性 |
| 5.1 颗粒速度分布 |
| 5.1.1 颗粒速度轴向分布 |
| 5.1.2 操作条件对平均颗粒速度的影响 |
| 5.1.3 颗粒速度径向分布 |
| 5.1.4 颗粒浓度与颗粒速度之间的关系 |
| 5.2 颗粒速度的轴向发展特性 |
| 5.2.1 颗粒速度径向分布的轴向发展 |
| 5.2.2 不同径向区域颗粒速度的轴向发展 |
| 5.2.3 颗粒速度径向不均匀分布 |
| 5.3 颗粒速度的瞬时分布特性 |
| 5.3.1 颗粒速度瞬时波动的标准差 |
| 5.3.2 瞬时颗粒速度的概率密度分布 |
| 5.3.3 向下运动颗粒百分数 |
| 5.4 不同高度提升管内颗粒速度轴径向分布 |
| 5.5 与循环湍动床内气固流动特性对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 高密度循环流化床颗粒聚团的识别与表征 |
| 6.1 颗粒聚团的识别与表征 |
| 6.1.1 颗粒聚团的识别方法 |
| 6.1.2 不同表征方法颗粒聚团演化特性对比 |
| 6.2 颗粒聚团时均特性 |
| 6.2.1 颗粒聚团时间分数 |
| 6.2.2 颗粒聚团浓度 |
| 6.3 颗粒聚团动态特性 |
| 6.3.1 颗粒聚团频率 |
| 6.3.2 颗粒聚团运动速度 |
| 6.3.3 颗粒聚团弦长 |
| 6.4 颗粒循环速率对颗粒聚团特性的影响 |
| 6.4.1 颗粒循环速率对颗粒聚团产生时间分数的影响 |
| 6.4.2 颗粒循环速率对颗粒聚团浓度的影响 |
| 6.4.3 颗粒循环速率对颗粒聚团运动速度的影响 |
| 6.4.4 颗粒循环速率对颗粒聚团弦长的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 符号说明 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（3）高密度气固下行循环流化床内颗粒聚团特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 气固下行床概述 |
| 1.1.1 气固下行床结构及特征 |
| 1.1.2 气固下行床的应用 |
| 1.1.3 高密度下行床反应器 |
| 1.2 气固下行床宏观流体力学特性研究进展 |
| 1.2.1 颗粒浓度 |
| 1.2.2 颗粒速度 |
| 1.3 颗粒聚团特性的表征 |
| 1.3.1 颗粒聚团特性表征方法 |
| 1.3.2 颗粒聚团特性识别方法 |
| 1.4 气固下行床内颗粒聚团特性研究进展 |
| 1.4.1 颗粒聚团固含率 |
| 1.4.2 颗粒聚团时间分数 |
| 1.4.3 颗粒聚团出现频率 |
| 1.4.4 颗粒聚团滑落速度 |
| 1.4.5 颗粒聚团尺寸 |
| 1.4.6 颗粒聚团持续时间 |
| 1.5 文献综述小结 |
| 第2章 实验装置与方法 |
| 2.1 实验装置与物料性质 |
| 2.1.1 二维循环流化床实验装置 |
| 2.1.2 颗粒性质 |
| 2.2 测量方法 |
| 2.2.1 光纤测量系统 |
| 2.2.2 高速摄像系统 |
| 2.3 参数计算 |
| 2.3.1 表观气速与颗粒循环量 |
| 2.3.2 宏观流动特性参数 |
| 2.3.3 颗粒聚团特性参数 |
| 第3章 气固下行床宏观流体力学特性研究 |
| 3.1 颗粒浓度的轴向分布特性 |
| 3.1.1 颗粒浓度轴向分布特点 |
| 3.1.2 表观气速与颗粒循环量的影响 |
| 3.2 颗粒浓度的横向分布特性 |
| 3.2.1 颗粒浓度横向分布特点 |
| 3.2.2 表观气速与颗粒循环量的影响 |
| 3.3 颗粒速度轴向分布特性 |
| 3.3.1 颗粒速度轴向分布特点 |
| 3.3.2 表观气速与颗粒循环量的影响 |
| 3.4 颗粒速度横向分布特性 |
| 3.4.1 颗粒速度横向分布特点 |
| 3.4.2 表观气速与颗粒循环量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 气固下行床颗粒聚团时均特性研究 |
| 4.1 颗粒聚团固含率 |
| 4.1.1 颗粒聚团固含率轴向分布特性 |
| 4.1.2 颗粒聚团固含率横向分布特性 |
| 4.2 颗粒聚团时间分数 |
| 4.2.1 颗粒聚团时间分数轴向分布特性 |
| 4.2.2 颗粒聚团时间分数横向分布特性 |
| 4.3 颗粒聚团出现频率 |
| 4.3.1 颗粒聚团出现频率轴向分布特性 |
| 4.3.2 颗粒聚团出现频率横向分布特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 气固下行床颗粒聚团动态特性研究 |
| 5.1 颗粒聚团速度 |
| 5.1.1 颗粒聚团速度轴向分布特性 |
| 5.1.2 颗粒聚团速度横向分布特性 |
| 5.2 颗粒聚团弦长 |
| 5.2.1 颗粒聚团弦长轴向分布特性 |
| 5.2.2 颗粒聚团弦长横向分布特性 |
| 5.3 颗粒聚团持续时间 |
| 5.3.1 颗粒聚团持续时间轴向分布特性 |
| 5.3.2 颗粒聚团持续时间横向分布特性 |
| 5.4 颗粒聚团的形态特征 |
| 5.5 颗粒聚团尺寸 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 符号说明 |
| 致谢 |
（4）脉动流变压吸附分离CH4/CO2实验与模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 天然气脱碳工艺 |
| 1.2.1 膜分离法 |
| 1.2.2 吸收分离法 |
| 1.2.3 深冷分馏法 |
| 1.2.4 吸附分离法 |
| 1.3 天然气脱碳工艺吸附剂 |
| 1.4 变压吸附模拟发展现状 |
| 1.4.1 模拟工具CFD概述 |
| 1.4.2 国内外研究现状 |
| 1.5 脉动流变压吸附工艺的提出及研究路线 |
| 2 实验方法及过程 |
| 2.1 实验原料与装置 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验原料 |
| 2.1.3 实验流程 |
| 2.2 实验检测内容 |
| 2.2.1 穿透曲线 |
| 2.2.2 工艺评价指标 |
| 2.3 实验可靠性分析 |
| 2.4 实验条件与内容 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 实验结果与分析 |
| 3.1 脉动频率对CH_4/CO_2 吸附分离影响 |
| 3.2 气体流量对CH_4/CO_2 吸附分离影响 |
| 3.3 吸附压力对CH_4/CO_2 吸附分离影响 |
| 3.4 吸附剂种类对CH_4/CO_2 吸附分离影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 脉动流变压吸附模拟理论方法 |
| 4.1 控制方程 |
| 4.1.1 质量守恒方程 |
| 4.1.2 动量守恒方程 |
| 4.1.3 能量守恒方程 |
| 4.1.4 粘性方程 |
| 4.2 多孔介质模型 |
| 4.3 吸附模型 |
| 4.4 吸附模拟参数 |
| 4.4.1 吸附剂参数 |
| 4.4.2 吸附质参数 |
| 4.5 吸附UDF设计编写 |
| 4.6 模型建立 |
| 4.6.1 几何模型 |
| 4.6.2 网格划分 |
| 4.6.3 边界条件 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 脉动流变压吸附模拟结果分析 |
| 5.1 压力场分析 |
| 5.2 速度场分析 |
| 5.3 吸附效果分析 |
| 5.4 温度场分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表相关专利情况 |
| 致谢 |
（5）EMMS模型的能耗分析及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 气固系统的多尺度结构 |
| 1.2.1 整体非均匀性 |
| 1.2.2 局部非均匀性 |
| 1.2.3 流域转变 |
| 1.3 气固系统的曳力研究 |
| 1.3.1 经验模型 |
| 1.3.2 关联型曳力模型 |
| 1.3.3 极值型曳力模型 |
| 1.4 EMMS模型 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第2章 EMMS模型中的极值趋势 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 能耗分解 |
| 2.3 模型求解 |
| 2.3.1 求解方法 |
| 2.3.2 算例验证 |
| 2.4 极值特征 |
| 2.4.1 W_(st)=min,ε_g=min和N_(st)=min |
| 2.4.2 单位质量颗粒的能耗极值特征 |
| 2.4.3 单位体积床层的能耗极值特征 |
| 2.5 团聚物直径方程的影响 |
| 2.5.1 经验关联式的极值特征 |
| 2.5.2 理论或半经验关联式的极值特征 |
| 2.5.3 隐式关联式的极值特征 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 流态化中流域转变的完整分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 EMMS模型中半经验关联式的改进 |
| 3.2.1 最大非均匀空隙率的确定 |
| 3.2.2 稀相空隙率的确定 |
| 3.2.3 团聚物直径方程 |
| 3.2.4 鼓泡与快速流化的转换 |
| 3.3 模型的结果分析 |
| 3.3.1 噎塞预测 |
| 3.3.2 完整的流域转变 |
| 3.4 参数敏感性分析 |
| 3.4.1 比例系数α的影响 |
| 3.4.2 团聚物尺寸关联式的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非均匀结构曳力的通用化近似 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 EMMS/Matrix曳力模型 |
| 4.2.1 模型假设 |
| 4.2.2 动力学方程 |
| 4.2.3 求解策略 |
| 4.3 模型的影响因素 |
| 4.3.1 团聚物直径方程 |
| 4.3.2 稳定性条件 |
| 4.4 基于滑移速度的曳力模型 |
| 4.4.1 模型方程 |
| 4.4.2 模型求解 |
| 4.4.3 结构参数 |
| 4.4.4 模型适用性 |
| 4.4.5 曳力系数 |
| 4.5 模型应用 |
| 4.5.1 算例设置 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及发表论文目录 |
（6）移动式生物质热裂解系统流体动力学研究及装置研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 生物质能源热化学转化技术研究现状 |
| 1.1.1. 生物质高温气化技术 |
| 1.1.2. 生物质燃烧技术 |
| 1.1.3. 生物质热裂解液化技术 |
| 1.2. 移动式生物质热裂解设备研究现状 |
| 1.2.1. 移动式热裂解设备简介 |
| 1.2.2. 国内外移动式热解设备研究现状 |
| 1.3. 生物质热裂解关键装置研究现状 |
| 1.3.1. 快速热解反应器技术 |
| 1.3.2. 热裂解进料技术 |
| 1.3.3. 快速热裂解冷凝技术 |
| 1.4. 热裂解系统流体动力学研究概况 |
| 1.4.1. 多相流计算流体动力学概况 |
| 1.4.2. 流化床传热研究概况 |
| 1.4.3. 气力输送特性研究简介 |
| 1.5. 生物质热裂解关键装置研究现状评述 |
| 1.5.1. 热裂解反应器研究评述 |
| 1.5.2. 进料器研究评述 |
| 1.5.3. 冷凝器研究评述 |
| 1.6. 论文主要内容 |
| 2. 间壁型流化床流态化特性研究 |
| 2.1. 间壁型流化床原理 |
| 2.1.1. 间壁型流化床特点及实现方法 |
| 2.1.2. 流态化效果检验参数选取 |
| 2.2. 数值模拟方法及步骤 |
| 2.2.1. 试验验证装置 |
| 2.2.2. 控制体构造及网格划分 |
| 2.2.3. 数学关联式 |
| 2.3. 模型参数分析及验证 |
| 2.3.1. 网格独立性检验 |
| 2.3.2. 曳力模型的影响 |
| 2.3.3. 颗粒弹性恢复系数的影响 |
| 2.3.4. 镜面系数的影响 |
| 2.4. 模型应用及结果分析 |
| 2.4.1. 初始床层高度对流态化行为影响 |
| 2.4.2. 颗粒粒径对流态化行为影响 |
| 2.4.3. 入口速率对流态化行为影响 |
| 2.4.4. 环形与圆柱形空间流态化模拟对比 |
| 2.5. 小结 |
| 3. 间壁型流化床传热特性研究 |
| 3.1. 试验装置与方法 |
| 3.1.1. 试验装置 |
| 3.1.2. 试验方法 |
| 3.2. 试验结果与分析 |
| 3.3. 反应器传热建模 |
| 3.3.1. 传热数学关联式建立 |
| 3.3.2. 模型灵敏性检验 |
| 3.3.3. 模型验证 |
| 3.3.4. 传热数值模拟 |
| 3.4. 小结 |
| 4. 间壁型流化床反应系统热力学特性研究 |
| 4.1. 反应器系统供热方案 |
| 4.2. 反应器热力学平衡模型 |
| 4.2.1. 模型建立 |
| 4.2.2. 求解算法开发 |
| 4.3. 数值计算 |
| 4.3.1. 连接方案对比 |
| 4.3.2. 反应器系统热力学特性 |
| 4.3.3. 操作特性分析 |
| 4.4. 试验验证 |
| 4.4.1. 试验装置及方法 |
| 4.4.2. 试验结果 |
| 4.5. 小结 |
| 5. 生物质双重气力式输料特性研究 |
| 5.1. 生物质双重力气输送原理 |
| 5.2. 试验装置及方法 |
| 5.2.1. 试验装置 |
| 5.2.2. 试验材料 |
| 5.2.3. 试验方法 |
| 5.3. 结果与分析 |
| 5.3.1. 气体速率对输料效果影响 |
| 5.3.2. 喷动管对输料效果影响 |
| 5.3.3. 布风板开孔率对输料效果影响 |
| 5.4. 双重气力进料器建模 |
| 5.4.1. 气力输送模型 |
| 5.4.2. 结构参数与输送效率关系 |
| 5.5. 小结 |
| 6. 流化床密相区生物质气力输送特性研究 |
| 6.1. 研究目的及意义 |
| 6.2. 试验装置与方法 |
| 6.2.1. 装置与仪器 |
| 6.2.2. 试验材料 |
| 6.2.3. 试验方法 |
| 6.3. 试验结果与分析 |
| 6.3.1. 喷动速率对进料影响 |
| 6.3.2. 流化速率对进料影响 |
| 6.3.3. 床层高度对进料影响 |
| 6.3.4. 床料粒径对进料影响 |
| 6.3.5. 生物质原料粒径对进料影响 |
| 6.3.6. 布风板开孔率对进料影响 |
| 6.4. 流化床密相区进料模型 |
| 6.4.1. 物理及数学模型 |
| 6.4.2. 模型求解及分析 |
| 6.5. 小结 |
| 7. 移动式生物质热裂解关键装置研发 |
| 7.1. 套管式流化床反应器研发 |
| 7.1.1 设计理念 |
| 7.1.2. 物料及能量衡算 |
| 7.1.3. 套管式流化床设计 |
| 7.1.4. 外部换热器设计 |
| 7.2. 双重力气式进料器研发 |
| 7.2.1. 压力仓设计 |
| 7.2.2. 料仓设计 |
| 7.3. 复合式蒸汽冷凝器研发 |
| 7.3.1. 复合式蒸汽冷凝器原理 |
| 7.3.2. 气液混合器及导流管设计 |
| 7.3.3. 冷却盘管及喷淋装置设计 |
| 8. 结论与展望 |
| 8.1. 论文主要结论 |
| 8.2. 论文创新点 |
| 8.3. 展望与建议 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 获得成果目录清单 |
| 致谢 |
（7）催化裂化短接触旋流反应器气固相数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 前言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 下行床研究现状 |
| 2.1.1 下行床反应器设计 |
| 2.1.2 下行床流动特性研究 |
| 2.2 CFD两相流模型 |
| 第三章 冷态下旋流反应器内气固两相流模拟 |
| 3.1 建模与网格划分 |
| 3.2 多相流模型 |
| 3.2.1 质量守恒方程 |
| 3.2.2 动量方程 |
| 3.2.3 本构方程 |
| 3.2.4 曳力模型 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.4 边界条件和参数设置 |
| 3.4.1 边界条件 |
| 3.4.2 参数设置 |
| 3.5 颗粒入口参数和模型参数对固含率的影响 |
| 3.5.1 颗粒入口参数的影响 |
| 3.5.2 模型参数的影响 |
| 3.5.3 固含率模拟值和实验值对比 |
| 3.6 停留时间分布模拟方法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 旋流反应器入口混合区结构探究 |
| 4.1 切向进气管倾斜方向的影响 |
| 4.1.1 气固停留时间分布 |
| 4.1.2 轴向返混 |
| 4.1.3 颗粒浓度分布 |
| 4.2 轴向入口加旋流导叶的影响 |
| 4.2.1 气固停留时间分布 |
| 4.2.2 轴向返混 |
| 4.2.3 颗粒浓度分布 |
| 4.3 排气管插入深度 |
| 4.3.1 气固停留时间分布 |
| 4.3.2 最佳插入深度成因 |
| 4.4 入口结构的确定 |
| 第五章 旋流反应器流动梯度场分布特征 |
| 5.1 颗粒浓度分布 |
| 5.1.1 旋流反应器内颗粒浓度场特征 |
| 5.1.2 进气速度对颗粒浓度分布的影响 |
| 5.1.3 颗粒属性对浓度分布的影响 |
| 5.2 停留时间分布 |
| 5.2.1 反应器内的气固停留时间分布 |
| 5.2.2 操作参数对停留时间分布影响 |
| 5.2.3 颗粒属性对停留时间分布影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语表 |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 摘要 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气固两相流动的分类 |
| 1.3 稠密气固两相流动的研究方法 |
| 1.4 稠密气固两相流动的计算方法 |
| 1.5 稠密气固两相流计算研究趋势 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 气固两相流动数学模型和数值方法 |
| 摘要 |
| 2.1 气相运动控制方程 |
| 2.2 固相运动控制方程 |
| 2.3 气固两相耦合子模型 |
| 2.4 气固两相耦合数值算法 |
| 2.5 固相颗粒尺度特性的统计 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 三维鼓泡流化床内气固传热及耗散特性研究 |
| 摘要 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模拟工况 |
| 3.3 床内气固流动特性 |
| 3.4 固相耗散特性 |
| 3.5 固相湍动特性 |
| 3.6 固相混合特性 |
| 3.7 固相传热特性 |
| 3.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 三维鼓泡流化床内单根埋管传热机理研究 |
| 摘要 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模拟工况 |
| 4.3 瞬态气固流动特性 |
| 4.4 气固时均特性分析 |
| 4.5 瞬态传热特性 |
| 4.6 管壁周向传热系数分布 |
| 4.7 表观气速对埋管换热的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 管束对三维鼓泡床内气固流动及磨损特性影响的研究 |
| 摘要 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模拟工况 |
| 5.3 气固流动特性 |
| 5.4 统计时间和床层厚度对时均特性的影响 |
| 5.5 气泡优先运动路径 |
| 5.6 管束存在对气固时均特性分布的影响 |
| 5.7 管束存在对颗粒混合的影响 |
| 5.8 管束存在对颗粒耗散的影响 |
| 5.9 管排方式对埋管磨损特性的影响 |
| 5.10 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 三维喷动流化床固相输运特性研究 |
| 摘要 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模拟工况 |
| 6.3 固相运动及模型验证 |
| 6.4 空隙率及通量分布 |
| 6.5 喷动区边界特征 |
| 6.6 颗粒混合特性及参数影响 |
| 6.7 颗粒循环时间分布及参数影响 |
| 6.8 颗粒停留特性及参数影响 |
| 6.9 颗粒在三个区域内停留特性 |
| 6.10 固相局部停留特性 |
| 6.11 固相耗散特性研究 |
| 6.11.1 固相水平局部耗散特性 |
| 6.11.2 固相轴向局部耗散特性 |
| 6.11.3 固相系统耗散特性 |
| 6.11.4 运行参数对固相耗散的影响 |
| 6.12 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 实验室尺度带隔板双体矩形截面狭缝喷动床内气固流动特性研究 |
| 摘要 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模拟研究工况 |
| 7.3 模型验证 |
| 7.4 双体喷动床颗粒流动特性 |
| 7.5 气相时均流动特性 |
| 7.6 固相时均分布特性 |
| 7.7 喷动-环隙区相互作用特性 |
| 7.8 隔板安置对腔室间作用的影响 |
| 7.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 内循环床固相循环、停留及耗散特性研究 |
| 摘要 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 模拟工况 |
| 8.2.1 三维内循环床模拟及设置 |
| 8.2.2 不同设计参数下内循环床模拟 |
| 8.3 气泡及颗粒运动特性 |
| 8.4 固相循环及停留特性 |
| 8.5 固相局部停留特性 |
| 8.6 操作和设计参数对固相停留时间影响 |
| 8.7 固相耗散特性 |
| 8.8 操作和设计参数对固相耗散特性的影响 |
| 8.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第九章 双侧返料循环流化床气固流动特性的数值研究 |
| 摘要 |
| 9.1 引言 |
| 9.1.1 提升管内气固两相流动特性 |
| 9.1.2 外循环构件内气固流动特性 |
| 9.1.3 循环床单个部件内气固流动的数值模拟 |
| 9.1.4 循环床内全循环的数值模拟研究 |
| 9.2 模拟工况 |
| 9.3 循环床内宏观气固特性分析 |
| 9.4 提升管内气固分布特性 |
| 9.5 提升管内固相运动颗粒尺度分析 |
| 9.6 双侧回料对循环床内气固流动改善分析 |
| 9.7 旋风分离器内气固流动及其颗粒尺度信息 |
| 9.8 料腿及返料阀内气固运动 |
| 9.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第十章 全文总结与展望 |
| 摘要 |
| 10.1 全文总结 |
| 10.2 工作展望 |
| 攻读博士学位论文期间发表论文 |
（9）冷态条件下短接触旋流反应器内气固流动梯度场分布研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 短接触下行床反应器研究现状 |
| 2.1.1 下行床反应器设计 |
| 2.1.2 下行床流动特性研究 |
| 2.2 CFD两相流模型 |
| 第三章 冷态条件下旋流反应器内气固两相流模拟 |
| 3.1 建模与网格划分 |
| 3.2 多相流模型 |
| 3.2.1 质量守恒方程 |
| 3.2.2 动量方程 |
| 3.2.3 本构方程 |
| 3.2.4 曳力模型 |
| 3.3 湍流模型 |
| 3.4 边界条件和参数设置 |
| 3.4.1 边界条件 |
| 3.4.2 参数设置 |
| 3.5 模型参数和颗粒入口参数对固含率的影响 |
| 3.5.1 模型参数的影响 |
| 3.5.2 颗粒入口参数的影响 |
| 3.5.3 固含率模拟值与实验值对比 |
| 3.6 停留时间分布模拟方法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 旋流反应器入口混合区结构初探 |
| 4.1 切向进气管倾斜方向的影响 |
| 4.1.1 气固停留时间分布 |
| 4.1.2 轴向返混 |
| 4.1.3 颗粒浓度分布 |
| 4.2 轴向入口加旋流导叶的影响 |
| 4.2.1 气固停留时间分布 |
| 4.2.2 轴向返混 |
| 4.2.3 颗粒浓度分布 |
| 4.3 回炼比的影响 |
| 4.3.1 轴向返混 |
| 4.3.2 颗粒浓度分布 |
| 4.4 排气管插入深度 |
| 4.4.1 气固停留时间分布 |
| 4.4.2 颗粒浓度分布 |
| 4.5 入口结构的确定 |
| 第五章 旋流反应器内流动梯度场分布特征 |
| 5.1 压力梯度 |
| 5.1.1 混合区内轴向压力梯度 |
| 5.1.2 分离区内径向压力梯度 |
| 5.2 颗粒浓度分布 |
| 5.2.1 反应器内颗粒浓度场特征 |
| 5.2.2 入口气速对颗粒浓度分布的影响 |
| 5.2.3 颗粒属性对颗粒浓度分布的影响 |
| 5.3 停留时间分布 |
| 5.3.1 反应器内气固停留时间分布 |
| 5.3.2 操作参数对停留时间分布的影响 |
| 5.3.3 颗粒属性对停留时间分布的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（10）超短接触旋流反应器流动特征及反应行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 目录 |
| 表格目录 |
| 插图目录 |
| 第一章 前言 |
| 1.1 课题的研究目的与意义 |
| 1.2 催化裂化反应器技术研究进展 |
| 1.2.1 单提升管反应器 |
| 1.2.2 改造后提升管反应器 |
| 1.2.3 下行床反应器 |
| 1.2.4 组合式提升管反应器 |
| 1.3 短接触裂化工艺研究进展 |
| 1.3.1 DCC 深度裂化工艺 |
| 1.3.2 Total流化催化裂化技术 |
| 1.3.3 MSCC 短时接触工艺 |
| 1.3.4 旋流短接触反应工艺 |
| 1.4 催化裂化数学模拟研究进展 |
| 1.4.1 反应动力学模型 |
| 1.4.2 反应器工程模型 |
| 1.4.3 CFD 多相流模型 |
| 1.4.4 小结 |
| 1.5 论文的主要研究内容与方法 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究方法和技术路线 |
| 第二章 旋流反应器内部湍流流动特征 |
| 2.1 数学模型及计算方法 |
| 2.1.1 几何建模及网格划分 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 边界条件及数值解法 |
| 2.1.4 模拟结果准确性验证 |
| 2.2 旋流反应器内气相流动结构 |
| 2.2.1 旋流反应器内部轴对称性 |
| 2.2.2 旋流反应器气相基本流动特征 |
| 2.2.3 旋流反应器气相次级流动特征 |
| 2.2.4 旋流反应器各区间气相流场分析 |
| 2.2.5 旋流反应器导叶流道内部流场分析 |
| 2.3 反应器结构参数对内部流场的影响 |
| 2.3.1 混合腔入口位置对流场的影响 |
| 2.3.2 叶片位置对流场的影响 |
| 2.3.3 叶片出口角对流场的影响 |
| 2.3.4 叶片个数对流场的影响 |
| 2.4 反应器操作参数对内部流场的影响 |
| 2.4.1 气相流量对流场的影响 |
| 2.4.2 操作温度对流场的影响 |
| 2.4.3 进风方式对流场的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 旋流反应器固相颗粒迁移规律 |
| 3.1 固相颗粒运动轨迹 |
| 3.1.1 离散相（DPM）模型及设置 |
| 3.1.2 反应器内部颗粒运动轨迹 |
| 3.1.3 典型区间固相运动迁移轨迹 |
| 3.1.4 气固分离效率 |
| 3.2 固相颗粒浓度场分布 |
| 3.2.1 连续相模型及设置 |
| 3.2.2 模拟结果可靠性验证 |
| 3.2.3 反应器固相浓度分布基本特征 |
| 3.2.4 颗粒浓度径向不均匀性 |
| 3.3 反应器结构参数对固相颗粒分布的影响 |
| 3.3.1 混合腔入口位置对固相浓度分布的影响 |
| 3.3.2 叶片位置对固相浓度分布的影响 |
| 3.3.3 叶片出口角对固相浓度分布的影响 |
| 3.3.4 叶片个数对固相浓度分布的影响 |
| 3.4 反应器操作参数对固相颗粒分布的影响 |
| 3.4.1 剂油比对固相浓度分布的影响 |
| 3.4.2 操作温度对固相浓度分布的影响 |
| 3.4.3 进风方式对固相浓度分布的影响 |
| 3.4.4 颗粒粒径对固相浓度分布的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 旋流反应器短时接触及传热 |
| 4.1 停留时间分布规律研究 |
| 4.1.1 示踪粒子制备 |
| 4.1.2 脉冲示踪法 |
| 4.1.3 图像处理与分析 |
| 4.1.4 停留时间分布基本规律研究 |
| 4.2 反应器传热模型及表征参数 |
| 4.2.1 能量方程及表征参数 |
| 4.2.2 模拟方法准确性验证 |
| 4.3 反应器内部气固两相流传热特征分析 |
| 4.3.1 反应器温度场基本特征 |
| 4.3.2 反应器各区间温度场分布规律 |
| 4.4 反应器结构参数对气固两相传热的影响 |
| 4.4.1 混合腔入口位置对气固传热的影响 |
| 4.4.2 叶片位置对气固传热的影响 |
| 4.4.3 叶片出口角对气固传热的影响 |
| 4.4.4 叶片个数对气固传热的影响 |
| 4.5 反应器操作参数对气固传热效果的影响 |
| 4.5.1 剂油比对气固传热的影响 |
| 4.5.2 操作温度对气固传热的影响 |
| 4.5.3 进风方式对气固传热的影响 |
| 4.5.4 颗粒粒径对气固传热的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 旋流反应器反应过程模拟 |
| 5.1 催化反应模型 |
| 5.1.1 简单气固催化反应模型 |
| 5.1.2 FCC 反应动力学模型 |
| 5.1.3 模拟方法准确性验证 |
| 5.2 旋流反应器结构参数优选 |
| 5.3 旋流反应器反应特征分析 |
| 5.3.1 简单催化反应产品分布规律 |
| 5.3.2 FCC 反应产品分布规律 |
| 5.4 反应器操作参数对裂化反应行为的影响 |
| 5.4.1 剂油比对裂化反应的影响 |
| 5.4.2 操作温度对裂化反应的影响 |
| 5.4.3 进风方式对裂化反应的影响 |
| 5.4.4 颗粒粒径对裂化反应的影响 |
| 5.5 旋流反应器流场—反应场匹配关系 |
| 5.5.1 反应器压降模型 |
| 5.5.2 反应器颗粒分布 RNI 模型 |
| 5.5.3 反应器传热 Nu 模型 |
| 5.5.4 反应器转化率与焦炭生成率模型 |
| 5.5.5 反应器梯度场综合数学模型分析 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 主要符号说明 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 发表论文情况 |
| 专利情况 |
| 获奖情况 |
| 参与科研项目情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、气固并流下行床反应器出入口结构研究现状与展望（论文参考文献）
- [1]基于EMMS模型的气固广义流态化相图及其应用[D]. 刘娟波. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020(01)
- [2]高密度气固循环流化床形成机制及其流动特性实验研究[D]. 苏鑫. 中国石油大学(北京), 2020(02)
- [3]高密度气固下行循环流化床内颗粒聚团特性研究[D]. 刘晋. 中国石油大学(北京), 2019(02)
- [4]脉动流变压吸附分离CH4/CO2实验与模拟研究[D]. 李浩然. 大连理工大学, 2019
- [5]EMMS模型的能耗分析及应用[D]. 杜梦杰. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2018(10)
- [6]移动式生物质热裂解系统流体动力学研究及装置研发[D]. 王霄. 北京林业大学, 2017(04)
- [7]催化裂化短接触旋流反应器气固相数值研究[D]. 罗权浩. 中国石油大学(华东), 2015(04)
- [8]流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究[D]. 杨世亮. 浙江大学, 2014(05)
- [9]冷态条件下短接触旋流反应器内气固流动梯度场分布研究[D]. 黄峰. 中国石油大学(华东), 2014(07)
- [10]超短接触旋流反应器流动特征及反应行为研究[D]. 马艺. 中国石油大学（华东）, 2012(06)