负压差立管内气固流动的不稳定性实验分析

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1、第3卷第6期过程工程学报Vol.3No.62003年12月TheChineseJournalofProcessEngineeringDec.2003负压差立管内气固流动的不稳定性实验分析魏耀东，刘仁桓，孙国刚，时铭显[石油大学(北京)化工学院,北京102200]摘要：负压差立管内气固两相流具有流动的不稳定性，比较典型的是颗粒流量的不稳定性.实验表明这种不稳定性主要有两种形式，一种是流量偏移，流量从一个值逐渐或突然转变为另一个值，这种现象一般发生在立管的入口或出口，是颗粒失流化架桥产生的；另一种是流量振荡，流量在一定的范围内发生波动变化，即低频脉动流动，这是颗粒逆压

2、力梯度流动压缩气体造成的.负压差立管气固流动的不稳定性对工艺过程的运行具有潜在的危害性.关键词：循环流化床;气固两相流;立管;料腿;不稳定性中图分类号：TQ021文献标识码：A文章编号：1009–606X(2003)06–0493–051前言气固两相流的流动参数在一定的条件下出现各种周期性或非周期性的脉动现象称为气固两相流的流动不稳定性，比较典型的是颗粒流量的不稳定性.立管作为循环流化床颗粒循环回路的一个主要组成部分，其内部气固两相流的特点是下行的颗粒速度大于气体速度和颗粒逆压力梯度运[1]动.这种流动方式使负压差立管内的气固两相流动具有较强的颗粒流量不稳定性.G

3、eldart等和[2]Wang等在进行立管实验时发现了颗粒流量的不稳定性现象，但未进行分析.关于这种流动的不稳定性目前还缺乏实验分析.本文在大型循环流化床装置上，以旋风分离器一级和二级料腿为实验立管，对负压差立管内气固两相流的不稳定性进行了实验分析，以期能提高Filterbagzfilterbag对这种气固流动不稳定性的认识.18m18m7g6f1.Distributoradistribut2立管内气固流动的不稳定性实验16m16mFilterbagfilterbag2.Dipleg3.Fluidizedbedbdipleg和分析14m14m84.Diplegcf

4、luidizedh5.Valveddipleg2.1实验装置与方法12m12m6.Primarycyclonemevalvemd7.Secondarycyclone05实验装置如图1所示.流化床尺寸φ80010m7848.Uppercyclonefprimaryc10mm8750mmmP9.Riser0012gsecondarymm×12000mm，立管实验部分由一级旋风分离器1510j10.Dipleg8m8m111500mmhuppercycφ150mm×11500mm料腿和二级旋风分离器φ100511.Inclined–tubeceiriser12.Pres

5、suremeasuring6m6mP3pointmm×8750mm料腿构成.颗粒由流化床经过输送斜12jdipleg4m4m2b11kinclinet管流入提升管，通过提升管提升进入旋风分离器，被ka1i9Ppressure捕集的颗粒由料腿返回流化床.一级料腿出口是无2m2mfluidizedfluidized阀件约束的直口结构，插入流化床的密相床层，距分gasgas0m0mFluidizinggas布管1m.二级料腿出口安装工业用翼阀，悬空在稀图1实验装置相区.实验粉料用FCC平衡催化剂，颗粒密度1560Fig.1SchematicexperimentalSet

6、-up收稿日期：2003–03–24,修回日期：2003–05–26作者简介：魏耀东(1958−)，男，北京市人，博士，副教授，化学工程专业；时铭显，通讯联系人.494过程工程学报3卷3kg/m,中位粒径58.66µm，属于GeldartA类颗粒.实验过程中通过测量立管的动态压力来反映颗粒流量的变化.动态压力用自行开发的动态压力测量仪测量.动态压力测量点设置在一级料腿z=9.5m，二级料腿z=6.5m处(料腿入口z=0)，颗粒流量由斜管上的闸阀控制，用测量床测量(未画).流化床流化速度uf=0.17~0.18m/s.(a)(b)(c)2.2气固两相流的流态2G[k

7、g/(m2·s)]一般立管内气固两相流的流动流态有多种形s011.4-2422.3式，某些流动参数的改变可以使流态发生转变.DilutediluteZflowflowDense-4uf=0.178m/s[3]zdenJones等用Usl,umf/εmf两个参数将立管气固流动conveyingflowcon-6floDense流态划分为流态化流动和非流态化流动两大类.phasedense-8bedphaseStandpipeheight(m)bed-10工业应用立管的流态一般属于流态化流动.实验Hd-12[4]表明立管内流态的存在形式取决于有关流化参05101520

8、Fluid