本文選題：氣液固三相鼓泡床 + 流動特性��； 參考：《東南大學》2016年博士論文

【摘要】：氣液固三相流動廣泛存在于能源、化工和環(huán)境領域。氣液固三相鼓泡床是三相流態(tài)化操作裝置的一種,在能源和環(huán)境領域有著非常重要的應用。與氣液和氣固兩相流動相比,三相鼓泡床中氣液固三相流動行為更加復雜,對氣、液和固三相之間復雜作用的認識與研究還很有限,因此開展三相鼓泡床中氣液固流動特性的深入研究具有重要的意義。對三相流動特性的掌握,不僅可以揭示顆粒相對氣液兩相流動的影響機理,而且可為三相鼓泡床的結構設計和運行優(yōu)化提供理論指導,同時為實際生產應用提供基礎數據。本文從實驗和數值模擬研究兩個方面,對氣液固三相鼓泡床的流動特性進行了較深入的研究。構建了氣液固三相鼓泡床實驗系統(tǒng),采用高分辨率數字圖像采集與處理方法,考察了氣液固三相流動結構在不同操作參數下的變化規(guī)律。定義了四種典型的流型：分散氣泡流型、過渡流型、氣泡聚并流型和強湍動流型。給出了各流型和流型轉變點處的三相流動結構高分辨率實驗圖片,分析了各種流動結構的主要特征。繪制出不同氣速和顆粒性質(顆粒體積分數、尺寸和密度)下的流動結構相圖。分析揭示了顆粒性質、液體粘度和裝置尺寸對流型轉變的影響規(guī)律。采用高精度多通道壓力／差壓信號采集的實驗方法,結合時間域分析、時頻域分析和相空間分析識別氣液固三相鼓泡床的流型轉變點。采用數理統(tǒng)計方法、Hurst分析方法、Hilbert-Huang變換EMD能量熵和信息熵四種方法分析壓力脈動數據,識別流型轉變點,并將識別結果與實驗結果進行比較,揭示了各方法的識別率。各方法分析結果揭示了三相鼓泡床內在的流體動力學特性。研究顯示時頻域分析的Hilbert-Huang變換方法和相空間分析的熵分析方法對三相鼓泡床流型轉變點的識別率較好。對三相鼓泡床中的氣含率、壓降、顆粒最小懸浮速度、床層膨脹比和波動比等重要流動特性參數進行實驗研究,揭示了氣含率、壓降和床層膨脹參數在四種不同流型下隨操作參數的變化規(guī)律�？紤]顆粒性質的影響,提出了氣含率新的關聯(lián)式。基于三歐拉多相流模型構建了描述三相鼓泡床氣液固流動的數理模型,揭示了氣液固三相流動數值模擬的求解方法(如方程的離散格式、時間步長和壁面條件的選擇)。對氣-液、液-固和氣-固各相之間曳力系數模型進行敏感性分析,揭示了可用于描述氣液固三相流動的相間曳力系數模型�；诮⒌娜嗔鲃訑抵翟囼炂脚_,研究揭示了表觀氣速和顆粒性質(固相體積分數、顆粒尺寸和密度)對氣液固三相鼓泡床流動特性參數的影響規(guī)律,分析獲得了氣含率、固含率的徑向和軸向分布,液相軸向速度、液相湍動特性參數和固相軸向速度分布隨操作參數的變化規(guī)律。研究獲得了不同流型下的氣液固三相流動結構,率先將四種流型的數值模擬結果與實驗結果圖進行對照分析,揭示了所建數理模型對各流型模擬的適用性以及對三相鼓泡床內近布風板區(qū)、流動區(qū)和表面發(fā)泡區(qū)的模擬能力。通過數值試驗,揭示了裝置尺寸和結構、加壓條件對三相鼓泡床流動特性的影響�；诮⒌臍庖汗倘嗔鲃訑抵翟囼炂脚_,構建四相流動模型,研究了三相鼓泡床中雙組分顆粒混合對流動特性的影響規(guī)律。揭示了相同密度、不同顆粒尺寸兩種顆粒混合和相同尺寸、不同顆粒密度的兩種顆�；旌蠈θ嗔鲃又袣夂屎凸毯实挠绊懸�(guī)律。
[Abstract]:The gas - liquid - solid three - phase bubbling bed is a kind of three - phase fluidized bed . It is very important to study the flow characteristics of gas - liquid - solid three - phase bubbling bed . Based on the established three - phase flow numerical test platform , the influence of apparent gas velocity and particle properties ( solid phase volume fraction , particle size and density ) on the flow characteristics of three - phase bubbling bed was studied .
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.1;O359
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本文編號：2074765