大颗粒流化床床层动力学相似性研究

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1、西安建筑科技大学硕士论文大颗粒流化床床层动力学相似性研究专业：材料学硕士生：骆新江指导教师：徐德龙院士范海宏讲师李晓光讲师摘要在工业流化床反应器的设计过程中，由于存在较为严重的“放大效应”，致使小型实验装置的运行结果不能直接用于指导大型工业实验。若采用放大的中间实验则又会耗费大量的人力、物力和财力。同时，由于受到流化床检测技术与手段的限制，无法清楚地了解流化床内部物料的流化状态。因此，为获得大颗粒流化床放大的理论依据以及工业大颗粒流化床内部的动力学信息，作者开展了大颗粒流化床床层动力学相似性研究。本研究以相似原理和气固

2、流态化理论为基础，首次获得了控制大颗粒流化床床层动力学相似行为的相似条件，即：傅鲁德数、流化数、静床高和床径的比率、固气密度比。这组相似条件几乎涵盖了大颗粒流化床内所有的约束条件，理论上是合理的。通过一系列实验，验证了该组相似条件的有效性。实验结果表明：两个大颗粒流化床系统当满足相似条件中所包含的同名相似准数对应相等时，表征大颗粒流化床床层动力学行为的无量纲参数如：床层膨胀比、无量纲床层平均压力、压力标准方差和压力脉动主频等均对应相等。所以，实验验证这组相似条件是有效的。本研究首次分析了各相似准数对床层膨胀比、无量纲床

3、层平均压力、压力标准方差和压力脉动主频等参数的影响，发现：流化数和傅鲁德数对以上各种大颗粒流化床床层动力学相似行为参数会产生不同程度的影响；静床高和床径比对床层膨胀比几乎没有影响，而对其它各相似行为参数均有不同程度的影响；首次发现固气密度比对以上各相似行为参数的影响存在一临界点，估计发生在流化数等于1．8处。固气密度比在临界点以下时，对以上各相似行为参数影响不大；在临界点以上时，对以上各相似行为参数影响较大。最后，本研究还根据所获得的相似条件，提出了对工业大颗粒流化床实验室模拟和工业放大的设计方案，并且对半工业化热态实

4、验进行了实验室冷态模拟。西安建筑科技大学硕士论文关键词：流化床；相似；大颗粒论文类型：应用基础国家自然科学基金(50272050)西安建筑科技大学硕士论文HydrodynamicSimilarityforFluidizedBedswithCoarseParticleSpecialty：MaterialScienceName：LuoXinjiangInstructor：ProfessorXuDelongLectuerFanHaihongLectuerLiXiaoguangABSTRACTIntheprocessofdes

5、ignaboutindus打ialfluidizedbeds，testingresultsfromsmallmodelequipmentcan’tbedirectly'instructedoperationoflargescalemodelduetobeingso—callserioustheeffectofscale-up．Ifpilot-plant-scaleexperimentisdone，itwillresultinaconsiderableexpense．Intheaddition，fluidizedbeha

6、viorsingas-solidflnldizedbedscan’tstillentirelybeunderstoodontheaccountoftheabsenceofrigorousmeasuremethods．Sothetheoryofhydrodynamicsimilarityforfluidizedbedswithcoarseparticleisdevelopedbyauthortogetscale-upmethodandinformationfromlargemodelbed．Onthebasisofthe

7、oryofsimilarityandgas—solidfluidization，thefourdimensionlesscriteria，theFroudenumber,theFlownumber,theratioofstaticheighttodiameterofbedandsolidto-gasdensityratio，describingsimilarityoffluidizedbedswereobtained．ThegroupofcriteriaoffluidizedbedswitIlcoarseparticl

8、ealmostincludesfullintegralsimilarityinfluidizedbeds．Aseriesofexperimenthaveverifiedrationalityofthegroup．Itisshowthattheseparameters(includingthebedexpansionratios，t