喷动床放大规律.pdfVIP

中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会 喷动床放大规律 魏伟胜，纪晔，徐建，鲍晓军 【中国石油大学(北京)中国石油无然气集团公司催化重点实验室t北京102249] 摘要：随着对喷动床研究的深入，其应用领域不断扩展，但是长期以来喷动床内流动规律的研究限于常温、常压和 小床径的条件，远不能满足工业设计和放大的需要因此，放大理论的研究对喷动床的设计和应用十分重要．目前对 喷动床放大规律的研究还处于起步阶段，已有模型(如}Ic提出的模型)是在流化床的基础上，经简化处理颗粒流动的 特性方程而得，缺乏清晰的理论依据，验证结果也不尽理想本文在综合考虑喷动床内喷射区、环隙区不同气固流动 特点的基础上，通过借鉴颗粒动力学理论在放大规律上的研究成果，无因次化处理颗粒和流体的模型方程，进一步发 展了喷动床放大规律，并在直径080mm和中120mm的喷动床上进行了实验验证，验证结果表明放大准数间的匹配 性越好，对比实验间的相似性就越接近．实验结果同时表明固体颗粒间的恢复系数(e)对喷动床相似放大存在着明 显的影响作用，而颗粒与器壁间的恢复系数(eO对喷动床流动特性的影响则可忽略不记． 关键词；喷动床；放大规律；颗粒恢复系数 1前言 化床相似放大模型的基础上，建立了喷动床的无因次放 大准数．目前所建立的准数方程还不够完善，如未考虑 nma)的特 喷动床技术是一种处理粗大颗粒(盔l 颗粒恢复系数作用．使得所建立的放大准数有时匹配性 殊流态化技术分支，始于20世纪50年代的加拿大，最 不好． 初被用于农作物的干燥【1】．随着研究的深入，其应用领 域不断拓宽，目前已被广泛用于表面喷涂、溶液干燥、 2 喷动床相似放大规律 造粒、煤的燃烧和汽化、铁矿石还原等化学反应过程．近 年来其在烯烃聚合、甲烷催化部分氧化、石油催化裂解、 喷动床技术作为流态化技术的一个分支，是在流化 燃料电池等反应过程中的潜在应用也己得到了广泛的 床的基础上发展起来的，因此流化床的放大规律对发展 重视．对喷动床中气固流动特性规律的认识是喷动床工 喷动床的放大规律具有借鉴作用．尽管喷动床与流化床 业应用的关键．从上世纪50年代以来，研究人员对喷动 有许多相似之处，但它们仍有明显的不同．最明显差别 床的气固流动过程已进行了大量实验和模型化研究口1 就是喷动床的环隙区相当于一移动床，其间固体颗粒与 但实验方法受测试手段和测试条件等诸多因素限制， 气体逆向接触．整个喷动床可分为喷射区和环隙区，下 多数工作还限于对流动规律的定性观察和定量测定． 面分别进行数学模型的描述． 在此基础上对流动内在规律的认识还多停留在一些 (1)喷射区 简单数学、物理模型的水平，这些模型虽在～定程度 在喷动床的中心区域，颗粒在气体的夹带作用下， 上丰富了对系统的认识，能够描述特定的实验现象， 快速穿透床层，进而在喷动床的中部形成稀相流区—— 但由于依赖经验或半经验手段，预测精度有限，也缺 喷射区．针对喷射区气固两相稀相流的流动特性，研究 乏预测广泛条件下详细流场信息的能力，更无法满足 人员多采用双流体模型进行模拟计算团，即把颗粒作为 在反应器的设计、放大和操作等过程中对流动规律深 “拟流体”，认为颗粒与气体是共同存在且相互渗透的 入认识的要求． 连续介质．喷射区基本的动力学方程列于表1所示． coe街dent)，是