纳米颗粒流化特性的实验研究

《纳米颗粒流化特性的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文纳米颗粒流化特性的实验研究EXPERIMENTALRESEARCHONNANOPARTICLEFLUIDIZATIONBEHAVIOR李天元哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TQ021.1学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工程硕士学位论文纳米颗粒流化特性的实验研究硕士研究生：李天元导师：刘欢鹏副教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ021.1U.D.C:620Dis

2、sertationfortheDegreeofMasterinEngineeringEXPERIMENTALRESEARCHONNANOPARTICLEFLUIDIZATIONBEHAVIORCandidate：TianyuanLiSupervisor：Associate.Professor.HuanpengLiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienc

3、eandEngine-eringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要纳米颗粒流态化技术因具有高效、高性价比的独特优势而成为当今研究和应用热点，但易在流化底部形成漏斗状沉积，流化质量不断降低，限制了纳米颗粒大规模、长时间进行流化。论文基于此问题，在研究常规纳米颗粒流化特性的基础上，设计了辅助旋风装置，通过在流化底部通入沿切向环状的高速气流，打破底部沉积，改善纳米颗粒的流化情况。本实验采用初

4、始粒径为25nm的SiO2颗粒进行流化实验，通过对流化高度、局部压降、聚团粒径、空隙率及固含率等实验参数进行比较分析，研究常规纳米颗粒流化实验中流化风速、初始床高对纳米颗粒流化特性的影响。在此基础上引入辅助旋风装置，研究辅助旋风对纳米颗粒流化行为的改善作用，并在总流量保持一定的前提下，研究不同配风比工况中流化行为的差异，寻找了优化后的实验参数。研究发现，由于流化底部沉积的影响，纳米颗粒最小流化速度的测定曲线和其他类型颗粒不同，随着流化风速减小，床层压降曲线不存在明显转折点来判断最小流化速度值，并且底部沉积带来的影响随

5、着纳米物料初始静床高的增加而逐渐减弱。加入辅助旋风装置后，在总流量一定前提下，辅助旋风的加入打散了底部沉积，最小流化速度测定得到改善，但针对两股气流下最小流化速度的判定标准还有待进一步研究。流化风速和初始床高是影响纳米颗粒流化特性的主要因素，两者均直接或间接的影响了气固两相间曳力的改变，从而引起纳米颗粒流化过程中众多参数的变化。研究发现，流化风速、初始床高的增加促进了纳米颗粒膨胀运动，减弱了纳米颗粒沿轴向分布的不均匀性。同时使用小波变换对局部压降的波动性能进行分析，发现流化风速、初始床高的增长加剧了纳米颗粒流化过程的

6、紊乱程度，在中低频范围内增强了物料沿轴向交换频率和交换量，加速了流化过程中聚团的生长进程，聚团平均粒径增加。针对纳米颗粒流化过程中底部沉积问题，本实验加入辅助旋风装置，辅助旋风从多个角度提升了纳米颗粒的流化质量，从宏观现象来看，一方面辅助旋风打散了底部沉积，延缓了流化高度的下降进程，增强了纳米颗粒流化百分比，物料分布更加均匀；另一方面，通过流化风和辅助旋风相互作用，增强了纳米颗粒在中高频区域的湍流程度，气固相互作用的频率范围得到提升；从聚团特性来看，聚团平均尺寸降低，延长了纳米颗粒的流化时间，更有利于其进入一个动态稳

7、定状态。此外，在总流量保持一定的前提下，随着辅助旋风流量占比增加，纳米颗粒流化行为存在最佳点，在占比为30%时，聚团平均粒径最小、沿轴向物料交换量最多、局部压降I摘要最大、沿轴向物料分布最均匀，将辅助旋风从多方面最大程度提升了纳米颗粒的流化质量。关键词：纳米颗粒；流态化；辅助旋风IIAbstractAbstractNanoparticlefluidizationhasbeenthefocusofresearchandapplicationduetoitsspecialadvantagesuchashigheffici

8、encyandhighcostperformance,butnanoparticlesareeasytoformfunnel-shapedsedimentationinthebottomoffluidizedbed,fluidizationqualitydecreases,thenanoparticlehasbeenlimitedtomassf