鼓泡流化床中结构与“三传一反”的关系研究
发布时间：2022-08-08 10:17
鼓泡流化床在微观上存在颗粒,在介观上存在气泡及乳化相,是个复杂多尺度结构,其中气泡的汇聚和破碎,以及颗粒群的聚散对气固间传递具有重要的影响。这使得研究鼓泡流化床内介观结构与传递之间的关系尤为重要。目前鼓泡流化床结构主要通过单个结构参数如气泡或聚团,或采用稳定条件的方法来研究,封闭建模的方法很少被采用。同时,过往描述鼓泡流化床气固曳力以及传质系数时,常采用拟均匀结构的方法,这没有体现鼓泡床内非均匀结构特性,特别是介观结构的作用。针对以上问题,本课题将根据力平衡,质量守恒定律及经典的经验公式,建立封闭模型得到鼓泡流化床内介观结构参数,从而进一步研究介观结构与动量传递、质量传递及反应过程之间的关系。具体过程为采用多尺度分析方法,建立结构参数模型,再通过动量守恒、质量守恒定律建立基于不均匀结构的曳力系数模型和传质系数模型,并与双流体模型相结合分析气固流动行为,以及采用臭氧分解和CO催化氧化为模型反应分析流化床内传质与反应,进而验证理论模型的正确性。针对鼓泡流化床复杂的结构,先对整个床层进行尺度分解,再根据力平衡、质量守恒及经典的结构关联式,建立可描述鼓泡流化床内部结构的结构参数模型,以及根据动...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 文献综述
1.1 前言
1.2 鼓泡流化床中结构研究
1.2.1 气泡行为研究
1.2.2 乳化相性质研究
1.2.3 气泡相与乳化相关系研究
1.3 鼓泡流化床中动量传递和质量传递的研究
1.3.1 动量传递数值模拟
1.3.2 质量传递研究
1.4 本文的研究内容
2 鼓泡流化床内部结构与曳力研究
2.1 前言
2.2 鼓泡流化床结构描述
2.2.1 床内气固流化形态
2.2.2 床层结构尺度分解
2.3 基于结构参数的曳力系数模型
2.3.1 单位体积床层中乳化相颗粒与气流之间曳力
2.3.2 单位体积床层中气泡对乳化相中颗粒的曳力
2.3.3 单位体积床层中气固之间的总曳力
2.4 结构参数模型
2.4.1 平均孔隙率方程
2.4.2 乳化相空隙率方程
2.4.3 气泡中气体速度方程
2.4.4 气体质量守恒方程
2.4.5 气泡速度方程
2.4.6 气泡尺寸方程
2.5 模型求解
2.6 求解结果
2.6.1 结构参数计算结果
2.6.2 曳力系数计算结果
2.7 结论
3. 结构对动量传递影响规律研究
3.1 前言
3.2 用于双流体模型计算的动量交换系数
3.3 模拟设置
3.4 模拟结果与讨论
3.4.1 非均匀因子
3.4.2 模拟结果及讨论
3.5 结论
4 鼓泡流化床内颗粒浓度的测量与模拟研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验物料
4.2.2 实验装置
4.2.3 颗粒浓度测量方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 实验条件
4.3.2 实验结果
4.4 模拟结果
4.5 结论
5. 结构对质量传递影响规律研究
5.1 前言
5.2 基于结构的传质系数模型
5.2.1 均相系统中的传质系数
5.2.2 乳化相和相间相的传质系数
5.2.3 鼓泡流化床中气固间平均结构传质系数
5.2.4 浓度参数求解一维模型
5.3 鼓泡流化床质量传递二维模拟
5.3.1 质量传递组分输运方程
5.3.2 模拟设置
5.3.3 实验介绍
5.4 结果与讨论
5.4.1 鼓泡流化床质量传递一维计算结果
5.4.2 二维模拟结果
5.5 结论
6. 鼓泡流化床传质实验及模拟研究
6.1 前言
6.2 催化剂及实验装置
6.2.1 催化剂制备
6.2.2 实验装置
6.3 反应动力学测量
6.4 外扩散控制条件实验
6.5 计算模型
6.6 实验和计算结果
6.7 结论
7 结论和展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
符号表
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢
本文编号：3671328
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 文献综述
1.1 前言
1.2 鼓泡流化床中结构研究
1.2.1 气泡行为研究
1.2.2 乳化相性质研究
1.2.3 气泡相与乳化相关系研究
1.3 鼓泡流化床中动量传递和质量传递的研究
1.3.1 动量传递数值模拟
1.3.2 质量传递研究
1.4 本文的研究内容
2 鼓泡流化床内部结构与曳力研究
2.1 前言
2.2 鼓泡流化床结构描述
2.2.1 床内气固流化形态
2.2.2 床层结构尺度分解
2.3 基于结构参数的曳力系数模型
2.3.1 单位体积床层中乳化相颗粒与气流之间曳力
2.3.2 单位体积床层中气泡对乳化相中颗粒的曳力
2.3.3 单位体积床层中气固之间的总曳力
2.4 结构参数模型
2.4.1 平均孔隙率方程
2.4.2 乳化相空隙率方程
2.4.3 气泡中气体速度方程
2.4.4 气体质量守恒方程
2.4.5 气泡速度方程
2.4.6 气泡尺寸方程
2.5 模型求解
2.6 求解结果
2.6.1 结构参数计算结果
2.6.2 曳力系数计算结果
2.7 结论
3. 结构对动量传递影响规律研究
3.1 前言
3.2 用于双流体模型计算的动量交换系数
3.3 模拟设置
3.4 模拟结果与讨论
3.4.1 非均匀因子
3.4.2 模拟结果及讨论
3.5 结论
4 鼓泡流化床内颗粒浓度的测量与模拟研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验物料
4.2.2 实验装置
4.2.3 颗粒浓度测量方法
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 实验条件
4.3.2 实验结果
4.4 模拟结果
4.5 结论
5. 结构对质量传递影响规律研究
5.1 前言
5.2 基于结构的传质系数模型
5.2.1 均相系统中的传质系数
5.2.2 乳化相和相间相的传质系数
5.2.3 鼓泡流化床中气固间平均结构传质系数
5.2.4 浓度参数求解一维模型
5.3 鼓泡流化床质量传递二维模拟
5.3.1 质量传递组分输运方程
5.3.2 模拟设置
5.3.3 实验介绍
5.4 结果与讨论
5.4.1 鼓泡流化床质量传递一维计算结果
5.4.2 二维模拟结果
5.5 结论
6. 鼓泡流化床传质实验及模拟研究
6.1 前言
6.2 催化剂及实验装置
6.2.1 催化剂制备
6.2.2 实验装置
6.3 反应动力学测量
6.4 外扩散控制条件实验
6.5 计算模型
6.6 实验和计算结果
6.7 结论
7 结论和展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
符号表
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢
本文编号：3671328
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