發(fā)布時間：2024-07-06 08:04

　　氣固流化床中劇烈的氣泡湍動及顆粒循環(huán)使其具有優(yōu)異的混合性能以及傳熱、傳質性能,在化學工程及相關領域具有廣泛的應用。氣泡、顆粒渦、顆粒聚團、噴液云區(qū)作為氣相法聚烯烴流化床中典型的流動結構,決定了流化床反應器的流體力學特性、傳熱及傳質特性。特別地,當有冷凝液引入流化床反應器時,液滴-顆粒間及液滴-氣泡間相互作用會導致流體力學特性顯著變化,反應器的傳熱行為變得更加復雜。因此,研究流化床反應器的特征流動結構對流體力學及傳熱特性的影響規(guī)律,對流化床反應器的設計及放大具有重要意義。本論文以氣相法聚烯烴流化床反應器為研究對象,首先對二維流化床中單氣泡及連續(xù)射流氣泡行為進行CFD模擬,研究顆粒渦及靜電對氣泡特性、顆粒行為及傳熱的影響;再通過濕顆粒流化實驗、連續(xù)噴液加熱流化實驗及CFD模擬,研究流化床中液體的擴散路徑、蒸發(fā)行為及其對氣泡特性、顆粒流型及傳熱的影響。主要研究工作和成果包括:1.通過將雙流體模型與傳熱模型耦合,首次對單氣泡上升過程中顆粒渦的生成及彌散過程進行定量表征。研究發(fā)現隨著氣泡上升,顆粒渦逐漸彌散至整個流化床,并驅動顆�；旌�、導致氣泡分裂、抑制氣體穿流,使氣體穿流量比Davidson模...

【文章頁數】：211 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的與科學意義
    1.2 本研究主要工作
第二章 文獻綜述
    2.1 氣固流化床的氣泡動力學
        2.1.1 氣泡動力學的實驗研究
        2.1.2 氣泡動力學的模擬研究
        2.1.3 顆粒渦結構的實驗測定及模擬研究
        2.1.4 氣泡的調控手段
    2.2 噴液流化床中濕顆粒行為
        2.2.1 濕顆粒流態(tài)化及團聚行為
        2.2.2 噴液流化床的云區(qū)表征
    2.3 特征流動結構與傳熱特性的相互作用規(guī)律
    2.4 課題提出
    符號說明
    參考文獻
第三章 模擬方法及實驗設置
    3.1 基于顆粒動理學理論的流體力學模型
        3.1.1 守恒方程
        3.1.2 相間動量交換本構方程
        3.1.3 基于固相流變學的守恒方程
    3.2 氣固傳熱模型
    3.3 流化床靜電模型
    3.4 多相噴液模型
        3.4.1 相間動量和質量交換
        3.4.2 相間傳質和傳熱
            3.4.2.1 相間傳質模型
            3.4.2.2 相間傳熱模型
    3.5 實驗裝置和數據處理方法
        3.5.1 實驗裝置
            3.5.1.1 擬二維床實驗裝置
            3.5.1.2 三維床實驗裝置
        3.5.2 數據處理方法
            3.5.2.1 壓力脈動時域處理方法
            3.5.2.2 壓力脈動頻域處理方法
    符號說明
    參考文獻
第四章 氣固流化床單氣泡氣體交換及傳熱的CFD模擬
    4.1 引言
    4.2 模擬體系
        4.2.1 單孔射流氣固流化床
        4.2.2 初始設置和邊界條件
        4.2.3 泊松方程求解器及靜電第一定律驗證
    4.3 結果與討論
        4.3.1 氣固流化床單氣泡動力學
            4.3.1.1 氣泡演變過程
            4.3.1.2 氣泡對氣、固流型的影響
            4.3.1.3 單氣泡氣體穿流量
            4.3.1.4 顆粒渦演變過程與局部傳熱系數分布
        4.3.2 靜電對單氣泡氣泡動力學的影響
            4.3.2.1 靜電對氣泡直徑和氣泡速度的影響
            4.3.2.2 靜電對氣體穿流量的影響
            4.3.2.3 靜電系統(tǒng)中顆粒渦演化過程與局部傳熱系數分布
    4.4 本章結論
    符號說明
    參考文獻
第五章 射流鼓泡流化床中氣泡及傳熱特性的CFD模擬
    5.1 引言
    5.2 結果與討論
        5.2.1 射流鼓泡流化床的氣泡特性
            5.2.1.1 氣泡生成及氣泡演變
            5.2.1.2 空隙率分布
            5.2.1.3 氣泡混沌特性
        5.2.2 射流鼓泡流化床的顆粒脈動特性
            5.2.2.1 顆粒脈動速度
            5.2.2.2 顆粒溫度
            5.2.2.3 基于雜化模型的顆粒軌跡模擬
        5.2.3 射流鼓泡流化床的氣體穿流和傳熱行為
            5.2.3.1 靜電對穿流量和相間傳熱的影響
            5.2.3.2 靜電對氣固局部傳熱系數的影響
    5.3 本章結論
    符號說明
    參考文獻
第六章 濕顆粒流化床氣泡行為及流型轉變的實驗研究
    6.1 引言
    6.2 實驗裝置與數據處理方法
        6.2.1 濕顆粒流化床實驗裝置
        6.2.2 氣泡直徑計算方法
    6.3 結果與討論
        6.3.1 濕顆粒流化床的流型轉變規(guī)律
        6.3.2 濕顆粒流化床的氣泡直徑變化規(guī)律
        6.3.3 濕顆粒流化床聚團生成判據
    6.4 本章結論
    符號說明
    參考文獻
第七章 噴液流化床氣泡行為及傳熱特性的實驗研究
    7.1 引言
    7.2 實驗裝置和方法
        7.2.1 實驗裝置
        7.2.2 可逆溫感變色顆粒制備及表征
        7.2.3 基于DIA的氣泡參數和低溫顆粒數量統(tǒng)計
        7.2.4 基于PIV分析的顆粒參數計算
        7.2.5 基于可逆溫感變色顆粒的液體擴散路徑識別
    7.3 結果與討論
        7.3.1 噴液流化床氣泡分布及演化規(guī)律
        7.3.2 噴液流化床顆粒速度場的演化規(guī)律
        7.3.3 噴液流化床多區(qū)傳熱模型
    7.4 本章結論
    符號說明
    參考文獻
第八章 噴液流化床流體力學特性與傳熱特性的CFD模擬
    8.1 引言
    8.2 噴液模型實驗及模擬驗證
        8.2.1 實驗裝置
        8.2.2 模型驗證
    8.3 結果與討論
        8.3.1 噴液對單分散流化床流動和傳熱的影響
            8.3.1.1 噴液對平均顆粒高度的影響
            8.3.1.2 液體蒸發(fā)對噴液區(qū)特性的影響
            8.3.1.3 噴液對傳熱系數的影響
        8.3.2 噴液對雙分散流化床流動和傳熱的影響
            8.3.2.1 噴液對顆粒分離比的影響
            8.3.2.2 噴液對雙分散體系傳熱系數的影響
    8.4 本章結論
    符號說明
    參考文獻
第九章 總結與展望
    9.1 論文研究總結與論文創(chuàng)新點
    9.2 研究展望
博士期間發(fā)表的論文
作者簡介



本文編號：4002303