气－固环流反应器结构的优化研究.doc

气－固环流反应器结构的优化研究

页数：65 字数：23028
硕士论文


摘 要
本文在一套Φ300×2000mm的大型冷模试验装置中，系统研究了带导流筒的环隙气升式气－固环流反应器的流体力学行为，并对导流筒的结构进行了优化。在导流筒区表观气速分别为0.059m/s、0.1m/s、0.2m/s，环隙区表观气速为0.1～0.54m/s的操作范围内，用流化床巡检仪对环流段内的导流筒区和环隙区颗粒密度进行了测量。通过对比环流推动力，优化了操作条件。在此操作条件范围内，用PV-4A型颗粒密度速度两用测试仪、压力脉动和流化床巡检仪分别对环隙气升式气-固环流反应器环流段四个分区：导流筒区、环隙区、气固分离区和底部区域内的颗粒密度和速度进行了测量。得到了颗粒密度和速度沿轴向和径向的分布规律。
试验过程中用各种仪器对装置的环流段进行了测量，得到了导流筒区、环隙区、气固分离区和底部区内的颗粒速度、密度分布曲线。同时，在固定颗粒藏量和环隙区、导流筒区表观气速的条件下，考察了环流推动力、颗粒环流速度和颗粒径向分布指数等与导流筒高径比的关系。通过对试验结果分析，得到如下规律：环流推动力随导流筒高径比的增大而增大；颗粒环流速度则随导流筒高径比的增大而减小，而颗粒径向分布指数则随着高径比的增大而趋向更加趋向于1。综合分析以上规律，优选出的H/D=6.29导流筒为最佳。
对环隙区和导流筒区局部固含率的径向相似性分布、环隙区局部固含率的径向相似性分布进行了关联通过与试验值对比，发现误差较小，证明关联式可靠，能为工程设计和计算提供一定参考。
关键词：环隙气升，气－固环流反应器，环流推动力， 环流速度，高径比


ABSTRACT
The hydrodynamic behavior was investigated systematically in a new type of gas-solid annulus-lifted loop reactor(ALLR) with Φ300×4560mm. The ALLR was divided into four regions, i.e., the gas-solid separation region, the annulus region, the draft tube region and the gas distributor region. Particle concentration distribution and particles velocity distribution were measured in different radial and axial positions over a wide range of operation condition with the superficial gas velocity in the annulus from 0.1m/s to 0.54m/s .and in the draft tube 0.059m/s, respectively.
Particle concentration distribution and particle velocity distributions were also analyzed . The experimental results show that the superficial gas velocity and height of draft tube were closely related to the radial particle velocity distribution. The H/D of draft tube has a great influence on the driving force of circulation, the solid circulation and uniformity index of the radial distribution.
Based on the mass conservation principle, a simple mathematical model was build up and employed to predict the overall solid voidage in the draft tube region and in the annular region . A semi-empirical model was given to calculate the local concentration of particles in the annular region, based on the averaged cross-section concentration of particles.Keywords: annulus-sparged, gas-solid loop reactor, circulation velocity, the driving force of circulation, H/D


目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 前 言 1
第2章 文献综述 2
2.1 环流反应器在气－液体系的研究 5
2.2 环流反应器在气－固体系的研究和应用 9
2.3 文献综述小结 14
第3章 试验装置、内容及方法 16
3.1 试验装置 16
3.2 试验流程 16
3.3 试验介质 17
3.4 试验内容 18
3.5 测试仪器及原理 18
3.5.1 轴向压力及密度的测量 18
3.5.2 径向颗粒密度、速度的测量 19
3.6 本章小结 22
第4章 环流段颗粒流动特性的研究 23
4.1 导流筒结构参数及环流段测点布置 23
4.2 环流段不同分区内颗粒密度分布 27
4.2.1 颗粒密度沿轴向的分布 27
4.2.2 颗粒密度沿径向的分布 29
4.3 环流段不同分区内颗粒速度分布 34
4.3.1 环隙区颗粒速度沿径向分布 34
4.3.2 导流筒区颗粒速度沿径向分布 36
4.3.3 分布板影响区颗粒速度沿径向分布 37
4.4 本章小结 37
第5章 导流筒高径比对环流效果的影响 39
5.1 对环流推动力的影响 39
5.2 对颗粒环流速度的影响 41
5.3 对颗粒径向分布指数的影响 42
5.4 本章小结 43
第6章 导流筒区与环隙区整体平均固含率关系 44
6.1 局部固含率的径向相似性分布关联 44
6.2 环隙区局部固含率的径向相似性分布关联 46
6.3 环流段的推动力衡算 48
6.4 环流段内摩擦阻力系数的确定 50
6.5 颗粒环流速度模型计算值与试验值的对比 51
6.6 本章小结 52
第7章 结 论 53
符号说明 54
参考文献 58
致 谢 61