【摘 要】
：
流化床中细颗粒在气相-固相和固相-固相反应过程中可以提供比传统材料更好的接触效率和更高的反应速率,近年来受到越来越多的关注。与粗颗粒不同的是,细颗粒的流化受到粘附作用的影响,在干燥环境下,颗粒间主要通过静电力和范德华力这两种粘附力彼此附着,形成松散的团聚体,影响颗粒流化状态和气泡尺寸、床层压降、床层高度等参数。两种粘附力的耦合作用是导致颗粒流化过程中颗粒团聚与复杂颗粒行为的主要原因。研究不同条件下
论文部分内容阅读
流化床中细颗粒在气相-固相和固相-固相反应过程中可以提供比传统材料更好的接触效率和更高的反应速率,近年来受到越来越多的关注。与粗颗粒不同的是,细颗粒的流化受到粘附作用的影响,在干燥环境下,颗粒间主要通过静电力和范德华力这两种粘附力彼此附着,形成松散的团聚体,影响颗粒流化状态和气泡尺寸、床层压降、床层高度等参数。两种粘附力的耦合作用是导致颗粒流化过程中颗粒团聚与复杂颗粒行为的主要原因。研究不同条件下摩擦荷电现象和范德华力对细颗粒流化的影响规律及两种粘附作用的相互影响,对加深流体-细颗粒两相流动的认识、相关反应器的调控和优化设计具有指导意义。本文基于CFD-DEM方法,建立考虑摩擦荷电现象与范德华力的气-固二维流化床模型并展开数值模拟工作,讨论了不同流化速度和颗粒粒径条件下,分别考虑摩擦荷电现象和范德华力与综合考虑两种粘附作用对颗粒流化状态的影响及两种粘附力的相互影响。摩擦荷电现象对颗粒流化影响的研究表明:随流化速度的增大,静电作用、聚团现象减弱,颗粒平均配位数减小,颗粒-壁面碰撞对摩擦荷电影响增大,床层颗粒负的净电荷量增加;随颗粒粒径的减小,静电作用和聚团现象增强、静电力逐渐占据颗粒受力的主导地位,颗粒平均配位数增大,颗粒拟温度减小,颗粒-壁面碰撞对摩擦荷电影响减弱,颗粒床层净电荷量相对减少。范德华力对颗粒流化影响的研究表明:随粒径减小,在范德华力的作用下,颗粒发生粘附壁面与聚团现象,影响气泡分布并减弱了颗粒涡旋运动,颗粒碰撞加快、颗粒平均配位数增大的趋势增强;范德华力对颗粒流化的影响随粒径变化更为剧烈,随粒径减小,范德华力迅速赶超摩擦荷电现象的影响。综合考虑两种粘附作用对颗粒流化影响的研究表明:两种粘附作用对流化状态的影响体现为叠加和相互促进,其中摩擦荷电现象主导形成颗粒的聚团结构,而范德华力的存在使颗粒团内的颗粒彼此粘附更加牢固。范德华力促进床层颗粒电荷量积累加快,净电荷量积累更多。范德华力和静电力比单粘附作用时更大,并且两种粘附力的合力进一步增大,两种力表现为相互促进。随流化速度增大,两种粘附力和总的粘附作用减弱,静电力对范德华力的促进作用减弱较慢,范德华力对静电力的促进作用减弱更快。
其他文献
缸套是发动机中重要的核心部件之一,对于发动机的性能以及使用寿命有着显著的影响。发动机缸套工作在高温、高压等环境中,容易受到高温高压的影响而容易发生破坏,缸套与活塞之间的反复摩擦也容易导致其发生失效现象。随着超大型发动机的发展,对于部件也提出了更高的要求,需要大功率发动机缸套具有较高的强度、极好的耐磨性能。但是目前超大型高性能缸套的生产存在一系列瓶颈难题。本课题针对现阶段的商用灰铸铁缸套强度和硬度等
氢能是21世纪最具前景的二次能源之一,由于其无污染、燃烧热值高等优点,被誉为21世纪的绿色能源。其中,储氢技术是开发应用氢能的关键环节。在使用碳基材料吸附储氢时,杯罩型碳纳米管（CSCNT）,对于储氢而言其结构方面优于常规的碳纳米管储氢材料,具有更好的储氢特性。考虑碳基材料本身储氢局限性,在本研究中,采用改性即负载铂金属的方式来提高杯罩型碳纳米管的储氢性能。为了更好的讨论分析改性后碳纳米材料的储氢
近年来,随着智能手机、智能手表等消费电子产品市场普及率的不断提高,人们对电子产品充电自由度的要求也越来越高。相比于传统有线拔插式充电方式,无线充电因其便捷、安全和美观的特点,而被越来越多地应用于消费电子产品。目前,多数的无线电能传输（Wireless Power Transmission,WPT）终端产品采用平面结构,利用的是低频的磁感应耦合技术,用户在充电时需要将设备对准指定的能量接收方向,并紧
CO2等温室气体大量排放已经导致了全球气候的变化,并成为全球最大的环境挑战之一,中国在国际社会上承诺加大碳减排行动的推动力度。新型富氧燃烧技术利用H2O代替常规空气燃烧中的N2,并辅以增压提升焦炭O2/H2O过程的燃烧效率,因此,能够实现高效碳捕集、规模化应用和对现有经济及产能结构冲击最小化,被认为是燃煤电站降低碳排放的有效途径。焦炭表面活性位数量的增加能有效降低反应能垒,加速O2/H2O燃烧反应
微型动力系统已经被广泛应用到生活的各个领域,尤其是在生物医学,航空航天等领域,未来的发展已经与微型动力系统的发展紧密联系在一起。微型燃烧器作为微型动力系统的核心部件,能否实现更加稳定燃烧已经成为当前主要关注点。微型燃烧器具有高能量密度的优势,极具发展前景,但受散热,“淬熄效应”等因素影响,火焰反应强度降低,甚至出现熄灭。为了更好促进微型燃烧器稳定高效运行,当前主要采用“超焓”燃烧技术和催化燃烧,加
霍尔推力器是国际上电推应用技术最成熟的电推进系统之一,由于近些年大力发展霍尔推力器,其工质氙气不仅面临资源减少,并且价格大幅提高,使得霍尔推力器成本随之上升。为了解决工质问题,特选取物理性质与氙气相近氪气作为替代工质。相较于氙工质,氪工质不仅储量丰富价格低廉,而且其理论比冲高于氙工质,但是其电离性能较差并且推力器热问题严重,尤其低功率更加重了这些问题,因此研究低功率氪工质霍尔推力器的充分电离优化及
近年来,随着超高速大排量叶轮机械的发展,对叶轮机械抗空化性能的需求逐渐提高。为了减小叶片的空化体积,抑制空化的发展,提高叶片的升阻力性能,通过研究发现海洋生物座头鲸的胸鳍前缘凸结具有良好的水动力特性及抗空化特性,因此选择与座头鲸胸鳍截面几何类似的NACA 634-021翼型进行数值模拟,阐明仿生翼型对空化流动的控制机理。本文的具体研究思路及结论如下:（1）首先通过大涡模拟方法对基础翼型和仿生翼型在
带电粒子（比如离子）与电场、流场、温度场等物理场之间的相互作用是导致电（热）对流现象的根本原因。电（热）对流蕴含丰富的物理内涵,但其本身问题复杂,求解困难且计算量大。本文采用介观的双松弛格子Boltzmann方法对介电液体电（热）对流进行模拟研究。首先,提出了一种可用于电（热）对流研究的优化LB方案,并结合数值模拟对优化前后的模型进行了对比分析。随后,利用CUDA平台的三维电热对流并行程序,研究了
旋转机械在我国工业发展的过程中占据着极其重要的地位,裂纹的出现会造成非常严重的生产事故以及财产损失。本文针对重型燃气轮机,分别研究其发生呼吸裂纹故障以及常开裂纹故障时的特征,确定其特征频率以及建立起设备故障诊断系统,用以预防大型事故具有非常重大的意义。根据重型燃气轮机的结构特点建立模型,运用余弦模型对于裂纹单元进行模拟,应用转子动力学有限元法以及Timoshenko梁理论建立转子系统,组装动力学方
目前,化石燃料仍为主要能源,但其存在环境污染严重,增加碳排放,几十年内消耗殆尽的问题,能源危机已成为世界性挑战。清洁新能源被认为是能源危机的有效解决方案,近年来太阳能光伏（PV）发电技术凭借着其环保及普遍等优点迅速发展,但其发电效率受工作温度影响,严重制约了发电性能,因此,PV冷却技术应运而生。为实现PV电池的高效热管理,本文提出一种基于相变材料（PCM）的被动式PV冷却技术,内外双肋片贯穿PCM