發(fā)布時間：2020-06-30 19:26

【摘要】：移動床具有顆�？蛇B續(xù)再生,操作壓降較低且能夠在高溫下進(jìn)行操作等優(yōu)點(diǎn),被作為反應(yīng)器和分離器而應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。理解各因素對顆粒停留時間分布的影響以及抑制空腔的形成對于移動床的操作來說十分重要。深入理解其中顆粒流的行為對于達(dá)到上述目的來說是必要的,但這在復(fù)雜場力的作用下難以實(shí)現(xiàn)。料倉中的顆粒流動受力情況較為簡單且對其的研究也有助于理解移動床中的顆粒流動。本工作采用離散元模擬方法研究了矩形料倉穩(wěn)態(tài)卸料過程中的壁面應(yīng)力和顆粒的流動行為,并通過分析其中的力網(wǎng)來理解顆粒流動。在此基礎(chǔ)上,模擬研究了移動床中的顆粒停留時間分布,并提出向移動床中混入粗顆粒的方法來抑制空腔形成。本工作的主要研究內(nèi)容和成果如下：(1)研究了在料倉卸料過程中料倉和顆粒的幾何參數(shù)對壁面應(yīng)力和壁面應(yīng)力系數(shù)的影響。增大料倉尺寸使得需要被支撐的顆粒載荷增多,進(jìn)而增大了壁面應(yīng)力。在漸縮段附近,顆粒載荷難以傳向垂直壁面,進(jìn)而使得垂直壁面的應(yīng)力迅速減小。在該區(qū)域之外,壁面應(yīng)力系數(shù)不受料倉半錐角,顆粒進(jìn)料口尺寸以及粒徑分布的影響,但是在壁面上的力鏈橫穿整個料倉時受到料倉尺寸的影響。(2)研究了壁面摩擦系數(shù)對應(yīng)力系數(shù)的影響。當(dāng)一個壁面的摩擦系數(shù)增大時,該壁面上力鏈的相對密度增大,進(jìn)而增強(qiáng)了該壁面對支撐顆粒載荷所做出的貢獻(xiàn)。一個壁面對顆粒載荷的支撐作用增強(qiáng)時,相鄰壁面對顆粒載荷的支撐作用變?nèi)�。一個壁面上所形成的力鏈則有可能增強(qiáng)相鄰壁面的正應(yīng)力。當(dāng)壁面摩擦系數(shù)足夠大時,壁面上力鏈的強(qiáng)度取決于內(nèi)摩擦系數(shù)以及料倉在該壁面法向方向上的尺寸,進(jìn)而使得壁面應(yīng)力系數(shù)對壁面摩擦系數(shù)不敏感。通過系統(tǒng)研究建立了校正有效內(nèi)摩擦角與壁面摩擦系數(shù)和內(nèi)摩擦系數(shù)之間的關(guān)系。在采用Walker's模型來預(yù)測壁面應(yīng)力系數(shù)時,用校正有效內(nèi)摩擦角代替有效內(nèi)摩擦角大大提高了預(yù)測精度。(3)研究了在中心卸料和偏心卸料過程中,料倉的壁面摩擦系數(shù)對卸料速率的影響,以及在顆粒性質(zhì)和料倉性質(zhì)變化時該影響過程的變化�？傮w來說,增大壁面摩擦系數(shù)抑制了顆粒與壁面之間的相對滑動進(jìn)而使得卸料速率減小。這一影響在采用楔形料倉和粗糙顆粒時更加顯著。相對于垂直段壁面摩擦系數(shù)來說,漸縮段壁面摩擦系數(shù)更顯著地影響卸料速率。隨著料倉寬度的增大或是料倉出料口的減小,壁面對顆粒流動的抑制作用被削弱,而顆粒粒徑分布的變化則不影響這一抑制作用。(4)研究了顆粒和料倉的性質(zhì)對移動床中顆粒停留時間分布的影響,并通過分析床層速度分布和卸料速率的變化來理解顆粒停留時間分布的變化。壁面上和床層中間的顆粒流速差異隨著壁面摩擦系數(shù)的增大而增大,但隨著內(nèi)摩擦系數(shù)的增大而先增大后減小。在水平外加場作用區(qū)域內(nèi),這一速度差異隨著場強(qiáng)的增大而進(jìn)一步增大。以上垂直速度差異的變化使得無因次方差發(fā)生同樣的變化。隨著半錐角的增大,顆粒流向出口時的水平速度減小,進(jìn)而使得無因次方差增大。顆粒在床層中的平均停留時間隨著卸料速率的減小而增大,故而隨著壁面摩擦系數(shù),內(nèi)摩擦系數(shù)和半錐角的增大而增大,但不受水平外加場的強(qiáng)度和作用范圍的影響。(5)研究了向移動床中混入粗顆粒來抑制空腔形成的方法。隨著粗顆粒的混入或是其濃度的增大,場力對支撐顆粒載荷的貢獻(xiàn)減小,進(jìn)而抑制了空腔的形成。若所混入的粗顆粒具有光滑的表面且集中分布在壁面附近,向壁面?zhèn)鬟f的顆粒載荷增大,特別是在壁面附近粗顆粒的濃度較大時。這有利于進(jìn)一步抑制空腔的形成。在更大尺寸的床層中,這一方法也能顯著抑制空腔的形成。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ051.13
【圖文】：

圖１．１研究框架逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ邋ｏｆ邋化ｅ邋化ｅｓｉｓ．逡逑本課題研巧內(nèi)容基本框架如圖１．１所示，各章的主要工作內(nèi)容如下：逡逑第１章；緒論。論述本課題的背景，意義，研究思路１＾義及研巧內(nèi)容。逡逑

圖２．１徑向流移動床反應(yīng)器示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｇｅｏｍｅｔｒｙ邋ｏｆ邋ｒａｄｉａｌ邋ｆｌｏｗ邋ｍｏｖｉｎｇ邋ｂｅｄ邋ｒｅａｃｔｏｒ．逡逑

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1 陳文靖;;移動床傳熱模型[J];成都科技大學(xué)學(xué)報(bào);1981年02期

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3 韓仲琦;;圓盤排料移動床的物料運(yùn)動[J];水泥;1986年05期

4 秦民生;張郁亭;;鐵礦石移動床還原動力學(xué)[J];金屬學(xué)報(bào);1987年01期

5 孫偉若;黃承遇;胡上序;;模擬移動床分離過程數(shù)學(xué)模型[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);1988年01期

6 李洪鐘;立管移動床氣固流動相圖及理想料封狀態(tài)[J];化學(xué)工程;1989年05期

7 張立平,朱海;顆粒移動床技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代化工;1992年05期

8 王釗;李彥生;張耀斌;張寶義;;生物移動床處理污水的應(yīng)用現(xiàn)狀[J];江蘇環(huán)境科技;2006年S2期

9 萬紅貴;張波;汪文進(jìn);王文娟;繆玲玲;;模擬移動床研究進(jìn)展[J];食品與發(fā)酵工業(yè);2012年01期

10 張婷婷;王德武;張少峰;;半連續(xù)式密實(shí)移動床離子交換裝置吸附K~+特性[J];無機(jī)鹽工業(yè);2013年01期

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1 方富林;;膜與移動床技術(shù)在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用[A];第五屆全國醫(yī)藥行業(yè)膜分離技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2012年

2 李凌;袁德成;井元偉;范英凱;;一種簡化的模擬移動床過程建模方法[A];2011年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第一分冊）[C];2011年

3 黃永東;江和源;江用文;王斌;;模擬移動床色譜及其在茶葉功能成分分離中的應(yīng)用前景[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會年會（第二卷）[C];2010年

4 武錦濤;陳紀(jì)忠;陽永榮;;移動床中顆粒運(yùn)動的數(shù)值模擬[A];中國化工學(xué)會2005年石油化工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

5 李凌;袁德成;井元偉;;模擬移動床過程模型的計(jì)算機(jī)仿真[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

6 譚力;孫照勇;張文學(xué);湯岳琴;木田建次;;濃硫酸糖化降解白酒丟糟生產(chǎn)燃料酒精的研究[A];2012中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2012年

7 蔡九菊;董輝;傅巍;王國勝;;豎式移動床顆粒物料流動的研究[A];2006全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

8 蘇齊;來夢龍;方瑛瑛;郭靜華;徐進(jìn);;模擬移動床色譜分離安倍生坦的模擬研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第02分會：分離分析及微、納流控新方法[C];2014年

9 梁恒;歐陽良飛;劉倩;倪振威;杜芳;;高效液相模擬移動床儀器關(guān)鍵部件和軟件研制[A];全國生物醫(yī)藥色譜及相關(guān)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會（2012）會議手冊[C];2012年

10 王波;;移動床中鋼渣顆粒冷卻過程的計(jì)算[A];2011年全國冶金節(jié)能減排與低碳技術(shù)發(fā)展研討會文集[C];2011年

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1 特約記者 鄭偉;化工過濾設(shè)備實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代[N];中國化工報(bào);2007年

2 陳勝偉;浙農(nóng)林大林產(chǎn)化工成果轉(zhuǎn)化超六億元[N];中國綠色時報(bào);2012年

3 郭玉虎 王志敏 江濤;科技創(chuàng)新激活發(fā)展動力[N];晉中日報(bào);2010年

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1 許鵬凱;矩形料倉與移動床中壁面應(yīng)力與顆粒流動的DEM模擬研究[D];華東理工大學(xué);2015年

2 吳晉滬;移動床高溫煤氣除塵基礎(chǔ)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（山西煤炭化學(xué)研究所）;1998年

3 呂裕斌;模擬移動床分離天然產(chǎn)物的研究[D];浙江大學(xué);2006年

4 郜時旺;移動床顆粒層過濾系統(tǒng)高溫高壓除塵研究[D];西安交通大學(xué);2002年

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1 邸俊強(qiáng);改性移動床生物反應(yīng)器載體制備與性能評價(jià)[D];大連理工大學(xué);2013年

2 王靜義;新型顆粒移動床連續(xù)過濾裝置的特性研究[D];天津科技大學(xué);2014年

3 郭小曉;模擬移動床色譜過程分析與系統(tǒng)優(yōu)化[D];浙江大學(xué);2010年

4 劉希佳;上流式移動床過濾裝置的流體動力學(xué)模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D];大連輕工業(yè)學(xué)院;2005年

5 陳明杰;模擬移動床色譜分離天然生育酚研究[D];浙江大學(xué);2014年

6 鐘琮;模擬移動床分離膽固醇和24-去氫膽固醇的研究[D];浙江大學(xué);2008年

7 王丹丹;移動床—膜生物法餐飲廢水深度處理[D];東北大學(xué);2013年

8 陳麗君;溶劑梯度模擬移動床分離奧美拉唑?qū)τ丑w的研究[D];浙江大學(xué);2008年

9 徐婧;移動床SBR反應(yīng)器處理高氨氮廢水的研究[D];安徽大學(xué);2012年

10 方煜宇;模擬移動床連續(xù)離交分離L-纈氨酸[D];南京工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2735726