發(fā)布時間：2017-10-04 03:00

  本文關(guān)鍵詞：納米顆粒流化床底層聚團(tuán)沉降行為研究

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【摘要】：流態(tài)化技術(shù)有許多優(yōu)勢,它的應(yīng)用可謂是由來已久并且相當(dāng)廣泛。納米顆粒由于其自身的特殊性質(zhì),從被發(fā)現(xiàn)以來,就一直是研究和應(yīng)用的熱點。一些納米顆粒在一定條件下可以以納米顆粒聚團(tuán)的形式形成聚團(tuán)散式流態(tài)化,聚團(tuán)散式流態(tài)化的形成與納米顆粒聚團(tuán)性質(zhì)及聚團(tuán)群動力學(xué)行為密切相關(guān),而充分認(rèn)識單個聚團(tuán)的動力學(xué)特性是研究聚團(tuán)群動力學(xué)行為的基礎(chǔ),本文以此為目的,通過對納米顆粒流化床底層的毫米級聚團(tuán)進(jìn)行自由沉降實驗,研究了毫米級流化聚團(tuán)的沉降行為及沉降過程中兩相的相互作用。在納米顆粒流化實驗臺上對原始顆粒粒徑為25nm的不親水納米Si O2進(jìn)行了流化,將流化床底層的毫米級流化聚團(tuán)作為研究對象,對其物性參數(shù)進(jìn)行測量,并分析了不同流化風(fēng)速、流化時間對這些參數(shù)的影響規(guī)律。另外通過PIV,在沉降管內(nèi),結(jié)合圖像處理軟件IPP6.0對毫米級流化聚團(tuán)的沉降行為進(jìn)行了研究,分析了毫米級流化聚團(tuán)物性參數(shù)及流動狀態(tài)對其沉降速度和曳力系數(shù)的影響關(guān)系,通過理論研究結(jié)合實驗數(shù)據(jù)闡明了實心球和聚團(tuán)在沉降過程中氣固作用機理的差異并分析原因。實驗研究發(fā)現(xiàn),在本文實驗條件下,流化床底層毫米級聚團(tuán)粒徑呈現(xiàn)高斯分布,窄篩分,聚團(tuán)密度保持在60-130kg/m~3范圍內(nèi),平均密度為96.55kg/m~3,聚團(tuán)的空隙率很高,在93%以上,平均空隙率為96.5%,這說明聚團(tuán)是一種典型的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的物質(zhì)。假設(shè)基本單元粒徑不變,采用Dilute limit模型和Brinkman方程的計算的滲透率值最小,且二者的計算值最為接近。采用Kozeny-Carman方程計算得到的滲透率值最大,采用Davies方程時,滲透率介于前三者之間。盡管有差異,不同模型計算出的結(jié)果仍保持在一個數(shù)量級上。滲透率隨空隙率和基本單元粒徑的增大而變大,采用不同的基本單元粒徑,滲透率數(shù)值會相差幾個數(shù)量級。這也說明基本單元粒徑的重要性,也為深入認(rèn)識聚團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶來迫切要求。從物性參數(shù)上講,聚團(tuán)與實心球有很大差別。毫米級聚團(tuán)達(dá)到沉降速度時,Re不在層流范圍內(nèi),聚團(tuán)和對應(yīng)等密度等粒徑實心球終端速度大小關(guān)系及曳力系數(shù)比并沒有受粒徑變化直接影響,這跟粒徑范圍太窄可能有一定關(guān)系。曳力系數(shù)比Ω1應(yīng)該跟流體從聚團(tuán)內(nèi)部空隙穿過有關(guān),本文結(jié)合4個大家較認(rèn)可的滲透率模型對此進(jìn)行了驗證,并且發(fā)現(xiàn)基本單元粒徑的取值對曳力系數(shù)比影響很大,只有進(jìn)一步確認(rèn)本實驗聚團(tuán)的基本單元粒徑,才能準(zhǔn)確認(rèn)定模型的合理性。曳力系數(shù)比Ω1主要是由于聚團(tuán)的不規(guī)則形狀引起,但是此時空隙結(jié)構(gòu)對兩相相互作用依然有影響。從動力學(xué)的角度表面,在沉降時聚團(tuán)跟實心球是有區(qū)別的,這種區(qū)別可能跟聚團(tuán)的空隙結(jié)構(gòu)及不規(guī)則形狀有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：納米顆粒 流化聚團(tuán) 滲透率 沉降速度 曳力系數(shù)比
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.2 流態(tài)化技術(shù)介紹11-12
• 1.2.1 流態(tài)化技術(shù)11-12
• 1.2.2 流態(tài)化技術(shù)應(yīng)用12
• 1.3 納米顆粒介紹12-13
• 1.4 納米顆粒的流態(tài)化13-15
• 1.5 單顆粒沉降行為研究綜述15-24
• 1.5.1 沉降行為理論基礎(chǔ)15-19
• 1.5.2 單個實心顆粒的沉降行為理論研究19-21
• 1.5.3 單個聚團(tuán)的沉降行為實驗研究21-23
• 1.5.4 單個聚團(tuán)的沉降行為數(shù)值模擬研究23-24
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容24-25
• 第2章 實驗臺及實驗儀器介紹25-34
• 2.1 納米顆粒樣品介紹25-26
• 2.1.1 納米顆粒樣品的選取25
• 2.1.2 納米顆粒樣品的粒度分析25-26
• 2.2 納米顆粒流化實驗臺26-28
• 2.3 聚團(tuán)取出測量28-29
• 2.4 沉降管29-30
• 2.5 PIV測量系統(tǒng)30-31
• 2.6 圖像處理31-32
• 2.7 聚團(tuán)物性參數(shù)測量方法32-33
• 2.8 本章小結(jié)33-34
• 第3章 流化床底層毫米級聚團(tuán)特性研究34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 結(jié)果與討論34-43
• 3.2.1 聚團(tuán)粒徑34-36
• 3.2.2 聚團(tuán)密度36-37
• 3.2.3 聚團(tuán)空隙率37-38
• 3.2.4 聚團(tuán)滲透率38-41
• 3.2.5 聚團(tuán)形狀系數(shù)41-43
• 3.3 本章結(jié)論43-44
• 第4章 流化聚團(tuán)沉降行為研究44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 沉降速度研究44-47
• 4.2.1 粒徑對沉降速度大小關(guān)系的影響45-46
• 4.2.2 空隙率對沉降速度大小關(guān)系的影響46-47
• 4.3 曳力系數(shù)47-52
• 4.3.1 聚團(tuán)曳力系數(shù)47-49
• 4.3.2 曳力系數(shù)比隨粒徑變化關(guān)系49-50
• 4.3.3 滲透率對曳力系數(shù)比的影響50-51
• 4.3.4 形狀系數(shù)對曳力系數(shù)比的影響51-52
• 4.4 本章結(jié)論52-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 致謝62

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：968207