鼓泡流化床在微觀上存在顆粒,在介觀上存在氣泡及乳化相,是個復雜多尺度結構,其中氣泡的匯聚和破碎,以及顆粒群的聚散對氣固間傳遞具有重要的影響。這使得研究鼓泡流化床內介觀結構與傳遞之間的關系尤為重要。目前鼓泡流化床結構主要通過單個結構參數如氣泡或聚團,或采用穩(wěn)定條件的方法來研究,封閉建模的方法很少被采用。同時,過往描述鼓泡流化床氣固曳力以及傳質系數時,常采用擬均勻結構的方法,這沒有體現鼓泡床內非均勻結構特性,特別是介觀結構的作用。針對以上問題,本課題將根據力平衡,質量守恒定律及經典的經驗公式,建立封閉模型得到鼓泡流化床內介觀結構參數,從而進一步研究介觀結構與動量傳遞、質量傳遞及反應過程之間的關系。具體過程為采用多尺度分析方法,建立結構參數模型,再通過動量守恒、質量守恒定律建立基于不均勻結構的曳力系數模型和傳質系數模型,并與雙流體模型相結合分析氣固流動行為,以及采用臭氧分解和CO催化氧化為模型反應分析流化床內傳質與反應,進而驗證理論模型的正確性。針對鼓泡流化床復雜的結構,先對整個床層進行尺度分解,再根據力平衡、質量守恒及經典的結構關聯式,建立可描述鼓泡流化床內部結構的結構參數模型,以及根據動... 

【文章頁數】：119 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 文獻綜述
    1.1 前言
    1.2 鼓泡流化床中結構研究
        1.2.1 氣泡行為研究
        1.2.2 乳化相性質研究
        1.2.3 氣泡相與乳化相關系研究
    1.3 鼓泡流化床中動量傳遞和質量傳遞的研究
        1.3.1 動量傳遞數值模擬
        1.3.2 質量傳遞研究
    1.4 本文的研究內容
2 鼓泡流化床內部結構與曳力研究
    2.1 前言
    2.2 鼓泡流化床結構描述
        2.2.1 床內氣固流化形態(tài)
        2.2.2 床層結構尺度分解
    2.3 基于結構參數的曳力系數模型
        2.3.1 單位體積床層中乳化相顆粒與氣流之間曳力
        2.3.2 單位體積床層中氣泡對乳化相中顆粒的曳力
        2.3.3 單位體積床層中氣固之間的總曳力
    2.4 結構參數模型
        2.4.1 平均孔隙率方程
        2.4.2 乳化相空隙率方程
        2.4.3 氣泡中氣體速度方程
        2.4.4 氣體質量守恒方程
        2.4.5 氣泡速度方程
        2.4.6 氣泡尺寸方程
    2.5 模型求解
    2.6 求解結果
        2.6.1 結構參數計算結果
        2.6.2 曳力系數計算結果
    2.7 結論
3. 結構對動量傳遞影響規(guī)律研究
    3.1 前言
    3.2 用于雙流體模型計算的動量交換系數
    3.3 模擬設置
    3.4 模擬結果與討論
        3.4.1 非均勻因子
        3.4.2 模擬結果及討論
    3.5 結論
4 鼓泡流化床內顆粒濃度的測量與模擬研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗物料
        4.2.2 實驗裝置
        4.2.3 顆粒濃度測量方法
    4.3 實驗結果與討論
        4.3.1 實驗條件
        4.3.2 實驗結果
    4.4 模擬結果
    4.5 結論
5. 結構對質量傳遞影響規(guī)律研究
    5.1 前言
    5.2 基于結構的傳質系數模型
        5.2.1 均相系統(tǒng)中的傳質系數
        5.2.2 乳化相和相間相的傳質系數
        5.2.3 鼓泡流化床中氣固間平均結構傳質系數
        5.2.4 濃度參數求解一維模型
    5.3 鼓泡流化床質量傳遞二維模擬
        5.3.1 質量傳遞組分輸運方程
        5.3.2 模擬設置
        5.3.3 實驗介紹
    5.4 結果與討論
        5.4.1 鼓泡流化床質量傳遞一維計算結果
        5.4.2 二維模擬結果
    5.5 結論
6. 鼓泡流化床傳質實驗及模擬研究
    6.1 前言
    6.2 催化劑及實驗裝置
        6.2.1 催化劑制備
        6.2.2 實驗裝置
    6.3 反應動力學測量
    6.4 外擴散控制條件實驗
    6.5 計算模型
    6.6 實驗和計算結果
    6.7 結論
7 結論和展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
符號表
參考文獻
個人簡歷及發(fā)表文章目錄
致謝



本文編號：3671328