流化床結構傳遞理論與工業(yè)應用

目錄
前言
第1章 流態(tài)化科學與技術的發(fā)展史 1
1.1 引言 1
1.2 近代流態(tài)化理論的研究成果 2
1.3 流態(tài)化理論的研究現(xiàn)狀 3
1.4 近代流態(tài)化科技的工業(yè)應用 5
1.5 我國流態(tài)化科技的發(fā)展現(xiàn)狀 6
參考文獻 10
第2章 流態(tài)化家族及其流動結構 16
2.1 經(jīng)典流態(tài)化 16
2.2 流化質量的評價 18
2.2.1 Geldart分類 18
2.2.2 Wang-Li 判據(jù) 20
2.2.3 Dn準數(shù)判別法 20
2.2.4 床層局部空隙率波形分析法與局部不均勻指數(shù) 21
2.3 流態(tài)化家族 23
2.3.1 流態(tài)化家族圖譜 23
2.3.2 固定床 25
2.3.3 散式流態(tài)化 25
2.3.4 鼓泡流態(tài)化 25
2.3.5 湍動流態(tài)化 26
2.3.6 快速流態(tài)化 27
2.3.7 稀相流態(tài)化輸送 29
2.4 流化床的流動結構效應 30
2.4.1 結構的時空多尺度特征 30
2.4.2 流化床中局部流動結構的預測 34
2.4.3 結構與傳遞和反應性能的關系 34
2.4.4 流化床流動結構的調控——散式化方法 36
2.4.5 小結 37
符號說明 37
參考文獻 38
第3章 快速流化床結構-傳遞關系模型及應用 42
3.1 引言 42
3.2 流化床局部結構與傳遞關系的意義 42
3.3 快速流化床局部結構參數(shù) 43
3.4 快速流化床局部流動結構參數(shù)預測模型 45
3.5 快速流化床局部傳質結構參數(shù)預測模型 53
3.6 快速流化床局部傳熱結構參數(shù)預測模型 55
3.7 快速流化床局部流動結構-傳遞關系模型 57
3.7.1 快速流化床不均勻結構的分解與合成 57
3.7.2 快速流化床動量傳遞的曳力系數(shù)模型 57
3.7.3 快速流化床質量傳遞的傳質系數(shù)模型 59
3.7.4 快速流化床熱量傳遞的給熱系數(shù)模型 60
3.8 快速流化床結構-傳遞關系模型的實驗驗證 61
3.8.1 計算機模擬和文獻實驗數(shù)據(jù)的對比 61
3.8.2 計算機模擬和本章 實驗數(shù)據(jù)的對比 70
3.9 關于聚團的分裂與并聚對傳質、傳熱影響的理論分析與討論 73
符號說明 74
參考文獻 77
第4章 鼓泡流化床結構-傳遞關系模型及實驗驗證 80
4.1 引言 80
4.2 氣固鼓泡流化床結構預測模型 80
4.2.1 鼓泡流化床流動結構參數(shù) 80
4.2.2 鼓泡流化床流動結構參數(shù)的求解 81
4.3 氣固鼓泡流化床局部流動結構-傳遞關系模型 86
4.3.1 鼓泡流化床不均勻結構的分解-合成方法 86
4.3.2 鼓泡流化床動量傳遞的曳力系數(shù)模型 87
4.3.3 鼓泡流化床質量傳遞的傳質系數(shù)模型 88
4.3.4 鼓泡流化床熱量傳遞的給熱系數(shù)模型 91
4.4 鼓泡流化床結構-傳遞關系模型的實驗驗證 95
4.4.1 計算機模擬和實驗的方法 95
4.4.2 B類物料的實驗結果與模擬結果對比 95
4.4.3 A類物料的實驗結果與模擬結果對比 97
4.4.4 C類物料的實驗結果與模擬結果對比 100
4.4.5 內構件鼓泡流化床的實驗結果與模擬結果對比 104
4.4.6 鼓泡流化床中的傳質實驗研究與數(shù)值模擬 110
4.4.7 基于鼓泡流化床結構曳力系數(shù)表達式的結構參數(shù)模型與數(shù)值模擬 112
4.5 基于鼓泡床結構曳力系數(shù)模型的固相停留時間分布的模擬 116
4.5.1 單一粒徑顆粒停留時間分布的模擬與驗證 117
4.5.2 雙粒徑顆粒停留時間分布的模擬與驗證 122
符號說明 126
參考文獻 130
第5章 湍動流化床結構-傳遞關系模型及CFD模擬 133
5.1 引言 133
5.2 湍動流化床介尺度結構預測模型 134
5.2.1 結構參數(shù) 134
5.2.2 動力學方程組的建立 134
5.3 湍動流化床結構與動量傳遞關系模型 137
5.4 湍動流化床結構與質量傳遞關系模型 138
5.5 湍動流化床結構與熱量傳遞關系模型 141
5.6 關于兩相氣體之間的質量交換系數(shù)Kcd及熱量交換系數(shù)αcd的計算 144
5.7 動力學方程組的修正 144
5.8 湍動流化床模型的實驗驗證 146
5.8.1 動量傳遞模型的實驗驗證 146
5.8.2 質量傳遞模型的實驗驗證 150
符號說明 155
參考文獻 159
第6章 下行流化床結構-傳遞關系模型及CFD模擬 161
6.1 引言 161
6.2 下行流化床介尺度結構預測模型 164
6.3 氣固相互作用曳力系數(shù)模型 171
6.4 下行流化床局部傳質結構參數(shù)預測模型 173
6.5 下行流化床質量傳遞的傳質系數(shù)模型 175
6.6 下行流化床局部傳熱結構參數(shù)預測模型 175
6.7 下行流化床熱量傳遞的給熱系數(shù)模型 177
6.8 介尺度結構參數(shù)模型和曳力系數(shù)模型的實驗驗證 178
符號說明 184
參考文獻 188
第7章 磁場對流化床結構的影響及操作相圖 190
7.1 引言 190
7.2 實驗裝置及測量方法 190
7.2.1 實驗物料 190
7.2.2 實驗裝置 191
7.2.3 壓力的測量 194
7.2.4 二維流化床中氣泡的測量 195
7.2.5 三維流化床中氣泡的測量 196
7.3 磁場對純磁性物料床層流化結構的影響 197
7.3.1 磁場對氣泡大小的影響 197
7.3.2 磁場對氣泡形狀和氣泡頻率的影響 198
7.3.3 磁場對氣泡上升速度的影響 201
7.3.4 磁場對固含率軸向分布的影響 201
7.3.5 磁場影響氣泡性質的機理分析 202
7.4 純磁性物料床層磁場流化時的操作相圖 203
7.4.1 流域轉變 203
7.4.2 相鄰流域分界線的確定 204
7.5 磁場對混合物料床層鼓泡行為的影響 205
7.5.1 磁場對氣泡大小的影響 205
7.5.2 磁場對氣泡上升速度的影響 205
7.5.3 磁場對床層壓降波動和床高波動的影響 206
7.5.4 床層組成的影響 207
7.5.5 磁場影響氣泡性質的機理分析 208
7.6 混合物料床層磁場誘導顆粒分級的研究 209
7.6.1 實驗現(xiàn)象 209
7.6.2 Hms和Hts的確定方法 209
7.6.3 操作氣速對Hms和Hts的影響 211
7.6.4 混合物料床層組成對Hms和Hts的影響 211
7.6.5 磁場誘導顆粒分級的機理 212
7.7 混合物料床層磁場流化時的操作相圖 213
7.8 本章 小結 214
符號說明 215
參考文獻 216
附錄1 視頻拆幀MATLAB程序代碼 220
附錄2 批量處理錄像幀獲取氣泡參數(shù)的MATLAB程序代碼 220
第8章 U型氣動排料閥動力學模型 223
8.1 引言 223
8.2 立管料腿中的氣固流動 223
8.3 排料模式分析 223
8.4 U型氣動排料閥的排料動力學模型 224
8.4.1 孔口流控制模型 224
8.4.2 瓶頸道口控制模型 225
8.4.3 流態(tài)化排料控制模型 228
8.4.4 協(xié)調控制模型 229
8.4.5 移動床料腿的料封能力 237
8.5 模型的實驗驗證 237
8.5.1 實驗裝置和實驗方法 237
8.5.2 流態(tài)化排料控制模型的實驗驗證 239
8.5.3 協(xié)調排料控制模型的實驗驗證 240
符號說明 244
參考文獻 247
第9章 流化床傳遞-反應耦合模型和簡化的曳力模型 248
9.1 引言 248
9.2 氣固催化反應時傳遞-反應耦合模型 249
9.3 氣固非催化反應時傳遞-反應耦合模型 252
9.4 基于傳遞系數(shù)的結構參數(shù)模型 257
9.5 參數(shù)敏感性分析 264
9.5.1 鼓泡床參數(shù)敏感性分析 264
9.5.2 湍動床參數(shù)敏感性分析 267
9.5.3 循環(huán)床參數(shù)敏感性分析 269
9.6 簡化的曳力模型驗證 271
9.6.1 簡化的鼓泡床TC-SP模型模擬結果 273
9.6.2 簡化的湍動床TC-SP模型模擬結果 273
9.6.3 簡化的循環(huán)床TC-SP模型模擬結果 276
9.7 簡化的曳力模型意義 277
符號說明 278
參考文獻 280
附錄TC-SP結構參數(shù)模型涉及的中間變量 282
第10章 難選鐵礦磁化焙燒 283
10.1 引言 283
10.2 資源和技術現(xiàn)狀 284
10.2.1 我國難選鐵礦資源利用現(xiàn)狀 284
10.2.2 磁化焙燒技術現(xiàn)狀 286
10.3 磁化焙燒動力學研究 294
10.4 流態(tài)化磁化焙燒技術示范 299
10.4.1 復雜難選鐵礦可選性研究 299
10.4.2 焙燒礦磁選工藝研究 301
10.4.3 停留時間調控研究 304
10.4.4 難選鐵礦磁化焙燒工藝研究 308
10.4.510 萬t/a級難選鐵礦流化床磁化焙燒技術示范 309
參考文獻 312
第11章 攀西鈦鐵礦制備人造金紅石 315
11.1 引言 315
11.2 鈦鐵礦制備人造金紅石技術現(xiàn)狀 316
11.2.1 還原銹蝕法 316
11.2.2 酸浸法 317
11.2.3 國內鹽酸法制備人造金紅石技術發(fā)展現(xiàn)狀 318
11.3 氧化還原過程鈦鐵礦礦相結構轉變規(guī)律研究 319
11.3.1 攀西鈦鐵礦流態(tài)化氧化研究 321
11.3.2 氧化鈦鐵礦鹽酸浸出行為研究 325
11.3.3 氧化鈦鐵礦還原-浸出行為研究 332
11.4 攀西鈦鐵礦制備人造金紅石技術中試示范 336
11.4.1 攀西鈦鐵礦粗細顆粒轉化調控研究 336
11.4.2 攀西鈦鐵礦氧化-還原工藝研究 339
11.4.3 萬噸級攀西鈦鐵礦流態(tài)化氧化-流態(tài)化還原工藝工程示范 341
參考文獻 343
第12章 釩鈦磁鐵礦的流態(tài)化直接還原 345
12.1 引言 345
12.2 國內外釩鈦磁鐵礦利用現(xiàn)狀 345
12.2.1 鈉化焙燒-水浸提釩工藝 346
12.2.2 高爐冶煉-鐵水提釩工藝 346
12.2.3 直接還原-電爐熔分兩步法短流程工藝 347
12.3 釩鈦磁鐵礦直接還原過程關鍵問題 350
12.3.1 釩鈦磁鐵礦組成及其氧化物直接還原特點 350
12.3.2 釩鈦磁鐵礦直接還原過程黏結失流問題 352
12.4 釩鈦磁鐵礦流態(tài)化直接還原研究進展 354
12.4.1 合理的釩鈦磁鐵礦直接還原目標金屬化率 354
12.4.2 釩鈦磁鐵礦預氧化強化還原 363
12.5 鐵礦流態(tài)化直接還原過程防失流研究進展 371
12.5.1 MgO添加劑抑