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气固循环流态化是一种高效的气固接触技术,在工业上有广泛的应用,但过去的研究大部分集中在对FCC颗粒(A类)。为研究颗粒物性对循环床流化行为的影响,论文采用沙子(粗重颗粒)作为研究颗粒,在表观气速为4.6~11.4m/s,颗粒循环量为16~210kg/m2s的76组操作条件下,系统测试和分析研究了沙子在提升管中的压力梯度分布及局部颗粒浓度分布行为。论文研究结果表明:粗重颗粒在床层中的压力梯度以及浓度的轴向和径向分布和其随操作条件的变化规律与目前关于FCC颗粒的实验结果有明显的差异。在平均颗粒浓度的轴向分布方面,由于颗粒物性和气体分布器的影响,沙子在提升管中的截面平均颗粒浓度的轴向分布呈现出一种新的分布形式,截面平均浓度沿提升管先上升再下降。在径向分布方面,沙子在提升管中的局部颗粒浓度的径向不均匀分布与FCC颗粒不同,粗重颗粒的局部浓度并不总是有中心向边壁逐渐增大,在一定操作条件下会出现浓度从中心区向边壁区呈线性减小趋势;沙子无因次颗粒浓度的径向分布沿轴向没有明确的相似性,呈现出特殊的环核流动结构,环区缩小,核区扩展到边壁处附近。采用间隙指数定量描述了气固混合程度,结果表明整个提升管内没有形成很明显的絮状物,局部流动比较稳定;在相同Gs1.2/Gg2.0条件下,间隙指数在确定的提升管截面上有较为一致的径向分布规律。论文还通过测试分析表明,对于高浓度提升管,压差法测试其颗粒浓度误差较小,而对于提升管中固气比Rs较低且表观气速Ug较大的情况下,在充分发展段用压差法测试颗粒浓度有较显著的误差。参照圆管中的单相流动,考虑提升管几何参数和操作参数的影响,通过定量分析提升管内气固悬浮物与管壁间的摩擦,提出了对表观颗粒浓度的修正式,修正浓度与实际浓度吻合良好。 论文研究结果有助于进一步认识颗粒物性对循环流化床气固流动行为的影响,对建立新的气固动力学模型和循环流化床技术的扩展应用有重要参考价值。