噴動床技術作為流態(tài)化的一個重要分支,應用領域已從最初的用于處理粗大窄篩分顆粒的過程逐漸演變?yōu)楦稍铩⑼繉�、造粒、制藥、化學反應、煤氣化、熱解、煙氣脫硫、催化聚合等許多的方面。隨著噴動床技術的研究越來越深入,許多的研究人員提出了不同類型的噴動床,如多噴頭噴動床、噴動-流化床、導向管噴動床和內循環(huán)噴動床。傳統(tǒng)的噴動床存在內外分層流動、缺少橫向混合、顆粒堆積與流動死區(qū)、團聚現(xiàn)象,對床體結構的傳熱傳質產(chǎn)生不利的影響,因此為了解決這一問題,結合噴動床與流化床的優(yōu)點并克服了各自的不足,本文提出了一種三維多噴嘴噴動-流化床結構,這一床體結構的優(yōu)點在于不需要旁路供氣輔助設備的情況下,減少了噴動床內環(huán)隙區(qū)顆粒堆積及流動死區(qū),有效強化了氣固兩相之間的傳質傳熱過程。本文針對三維多噴嘴噴動-流化床開展了實驗與數(shù)值模擬研究,通過在床體柱錐側設計三維空間分布的圓孔型側噴嘴,形成了三維整體式多噴嘴噴動-流化床。相比于二維模型能夠更加真實反應噴動床反應器噴動規(guī)律和操作性能,從而為工業(yè)生產(chǎn)應用提供必要的參考。論文的研究內容總結如下:（1）實驗采用粒子圖像測速技術（PIV）研究了靜床層高度、顆粒直徑對多噴嘴噴動-流化床內顆... 

【文章來源】：西北大學陜西省 211工程院校

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【學位級別】：碩士

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噴霧干燥法半干法煙氣脫硫系統(tǒng)流程圖

西北大學碩士學位論文2造，但又與流化床有著明顯的不同，尤其體現(xiàn)在顆粒的流化形態(tài)上，流化床中的顆粒處于一種無規(guī)律分布的流化狀態(tài)，噴動床內大顆粒的氣固接觸效率相對較高，操作壓降較校1.2.1噴動床強化技術分類傳統(tǒng)噴動床為柱形或柱錐型的容器，氣體從最底端中心的入口以射流的形式垂直進入，氣體的速度超過臨界速度之后，床層內顆粒被迅速向上帶動在床體軸中心處形成了向上的噴泉形狀，在噴泉區(qū)的周圍形成了一個密集的向下移動的床層，為環(huán)隙區(qū)。顆粒向上運動到達床層界面后形成噴泉，然后下落到床層的環(huán)隙區(qū)，隨著床層的向下移動再重新進入到噴射區(qū)，從而形成顆粒的循環(huán)運動。噴動床的基本結構形式和氣體顆粒的運動狀態(tài)如圖1-2所示。在噴動床內顆粒運動達到穩(wěn)定噴動時，形成了明顯的三區(qū)流動形態(tài)即稀相的噴射區(qū)、噴泉區(qū)、環(huán)隙區(qū)[26-27]。傳統(tǒng)噴動床在工業(yè)應用方面受到很多因素的影響，床體內壓差較大，物料的生產(chǎn)能力及床體結構的放大設計有限。為了克服噴動床應用上的一些局限性，研究者們結合了噴動床與流化床的優(yōu)點，提出了許多新的不同結構形式改進的噴動床。比如：多噴頭噴動床[28-29]，導向管噴動床[30-32]，噴動-流化床[33]，內循環(huán)噴動床[34]，機械噴動床[35]，狹縫矩形噴動床[36]和多組紐帶旋流發(fā)生器[37]等，下面是各種噴動床的簡單介紹。圖1-2傳統(tǒng)噴動床及三區(qū)流動示意圖（1）多噴頭噴動床傳統(tǒng)噴動床的入口只有一個主噴嘴，多噴頭噴動床即在傳統(tǒng)噴動床的底部設置多個流體進入的噴嘴，從而增加了流體的流量形成了多噴頭噴動床，如圖1-3所示[28]。氣體的入口流量隨著噴嘴數(shù)目的增多呈現(xiàn)出線性增長，在實際的工業(yè)應用中，在處理

第一章緒論3較多物料顆粒的同時需要的入口氣體流量也就越大。由于在單個噴動床內入口氣體無法很好的流化環(huán)隙區(qū)顆粒的堆積及流動死區(qū)，造成該區(qū)域內顆粒的停留時間較長，熱量損失較為嚴重，噴動床結構存在諸多的局限性[38]，不能準確地測量到床層內顆粒與氣體的流動特性，因此設計了多個噴頭噴動床能有效提高了噴動床流動效率。噴嘴與噴嘴間的距離的大小也是影響噴動床內流體流動的因素之一，這一發(fā)現(xiàn)是由F.S[39]等人通過實驗驗證得出的。M.D[40]等人實驗驗證得出了噴動床噴嘴處氣體流動的最小氣速與物料的特性有關，與噴嘴的數(shù)量無關。P.K[41]等人以氧化鋯和氧化鋁為床料，氬氣和氮氣為進口噴動氣體。在300℃以下的溫度范圍內，以不同的升溫速率對不同的表觀氣速進行了實驗，觀察到不同傳熱程度下氣體密度和粘度的顯著變化，從而影響動量擴散率和氣粒相互作用，進而導致局部壓力波動，導致床的行為不同。圖1-3多噴頭噴動床[28]圖1-4帶導流管噴動床[42]圖1-5噴動-流化床[42]（2）導向管噴動床導向管噴動床是傳統(tǒng)噴動床的一種改進形式，如圖1-4所示[42]，導向管的種類主要有以下幾種：滲透管式、插入式和復合管式等。通過在傳統(tǒng)噴動床中加入一段特定高度的導管，導向管的引入在極大程度上減少了環(huán)隙區(qū)與噴射區(qū)之間的交叉運動[30]，床層內壓降顯著降低，物料所需的入口氣體流量減少，氣體的停留時間增加，氣固兩相流動更具有均勻性[43]。Y.S[44]等人通過歐拉-拉格朗日耦合計算得出，引入導流管在一定程度上加大了氣相與顆粒相的運動速度，床體內整體的循環(huán)量下降。W.G[45]等人研究以平均粒徑為150um的空心微珠為原料，以高速空氣射流作為噴動氣體，在半圓柱形吸聲噴動-流化床中代替超細粉體團聚，分析壓降-速度曲?

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本文編號：3091560