李宇[1]2002年在《基于差压信号的管道内气固两相流混沌特性研究》文中进行了进一步梳理目前电站锅炉直吹式制粉系统的一次风气固两相流流动状态在线监测仍未得以实现，针对这一难题，本文首次基于管道内气固两相流差压信号对其流动状态变化的混沌特性进行理论研究。在气固两相流实验台上进行不同工况下的空气和煤粉两相流动试验，采集得到差压信号时间序列；在总结混沌理论及应用基础上，编制一套较为完整的混沌时间序列特征量分析软件；使用该软件，将确定性混沌理论应用在两相流不同工况的差压时间序列分析中，认为相空间吸引子图和延迟时间可以用来对两相流流动状况进行定性的判断。
姜华伟[2]2013年在《基于风帽压力波动的流化床气固流态化特征研究》文中提出循环流化床燃烧是一项成熟的清洁煤燃烧技术,已在电站锅炉得到广泛的应用。由于在运行过程中炉内存在复杂的气固两相流动,循环流化床锅炉的故障率通常高于普通的煤粉锅炉。针对这一问题,国内外普遍利用在流化床气固流态化区域内或炉膛壁面上布置的压力信号测点,测量床内的压力波动信号,来分析不同运行工况下床内的气固流态化特征,从而用于监测流化床的工作状态并及时诊断相关故障的发生。然而所用压力测点由于暴露于床内的气固流态化区域,存在被频繁堵塞、严重磨损的问题,一旦损坏,其监测参数即告失效。为此,本课题提出了基于风帽压力信号测量的流化床内气固流态化特征的分析方法,借助鼓泡流化床、循环流化床冷态试验台,模拟流化床内不同工况及典型故障下的气固两相流动状态,利用统计函数、功率谱密度估计、小波分析、能量加权平均频率、均匀指数等时频域分析方法对测量的布风板风帽压力波动信号进行分析,研究风帽压力波动特性与流化床内气固流态化特征的关系规律,验证所提方法的可行性,为基于风帽压力波动特性的循环流化床锅炉故障诊断建立理论基础。本文首先在鼓泡流化床冷态试验台上,模拟不同床层表观气速、床料颗粒粒径、静床高及加料、放料扰动条件下鼓泡流化床内的气固两相流动状态。测量布风板中心、边壁位置风帽入口处的压力波动信号,利用小波分析将信号分解为不同频率段的子信号,计算子信号的能量值及其占总能量的比值；利用Welch谱估计法得到信号的功率谱密度,用于分析信号的频率域特征。其次,在循环流化床冷态试验台上,模拟不同一次风表观气速、床料颗粒粒径分布、系统装料量、二次风量等条件下,循环流化床内的气固两相流动状态；模拟不同返料风表观气速、系统颗粒循环流率的条件下,循环流化床流动密封阀内的气固两相流动状态。测量循环流化床内及流动密封阀内不同位置风帽的入口压力波动信号,计算信号的统计平均值和标准差,用于分析风帽压力的总体变化趋势和波动幅度；利用小波分析将信号分解为不同频率段的子信号,计算子信号的能量值及其占总能量的比值,用于分析床内不同频段的压力波动特征；利用预白化-后着色谱估计法估计信号的功率谱密度,然后计算信号的能量加权平均频率,用于分析床内的整体压力波动频率；提出了均匀指数,用于分析循环流化床内的流化均匀性以及流态化流型的转变。之后,在循环流化床冷态试验台上,通过堵塞返料侧与加料口侧边壁风帽的部分出口小孔,模拟循环流化床内易发生堵塞区域的风帽局部堵塞故障；通过向床内添加不同质量、不同粒径的大颗粒床料,并同时取出相同质量的原床料,模拟循环流化床内不同程度的结块故障。在模拟故障工况下,测量床内相应位置风帽的入口压力波动信号,利用统计分析、小波分析、均匀指数等方法,分析风帽局部堵塞、结块故障对床内风帽压力波动特性和气固流态化特征的影响。上述实验研究发现,鼓泡流化床风帽压力波动特性能够反映鼓泡流化床内表观气速、床料颗粒粒径、静床高、横截面方向位置等变化时的气固流态化特征变化；循环流化床内风帽的压力波动特性能够反映循环流化床内一次风表观气速、床料颗粒粒径分布、系统装料量、二次风量、横截面方向位置等变化时的气固流态化特征变化；流动密封阀内风帽的压力波动特性则能够反映流动密封阀内返料风表观气速、颗粒循环流率等变化时的气固流态化特征变化；流化床内发生风帽局部堵塞或结块故障时的风帽压力波动特性可以反映床内相应故障的发生。
姜小峰[3]2015年在《加温/加压喷动床气固流动特性研究》文中研究指明稠密气固流动一直是当前多相流领域的研究重点,而喷动床作为常用的气固反应器,在处理Geldart D类颗粒流化困难等问题方面表现突出,得到了越来越多的关注。喷动床在作为化学反应器时通常需要在加温/加压条件下操作,过去对加温/加压喷动床的研究主要针对其化学反应机理、反应特性及建模等方面,而对气固运动特性的研究较少,远不能满足工业应用需求。尤其当前我国已对煤的清洁高效利用、固体废弃物的高效资源化处理提出了重大需求,因此需要全面了解和掌握喷动床在加温/加压条件下的气固流动特性,以期对喷动床反应器的设计及结构优化提供参考,同时提升对加压中高温稠密气固反应体系基础科学问题的理解和认知水平。构建了加压喷动床冷态实验系统装置,配有高精度、多通道差压脉动信号实时采集和处理系统,以及高分辨率数字图像采集和处理系统,研究了加压喷动床气固表观喷动特性：考察了加压喷动床床层压降信号在升速法和降速法下的区别,并分析了两种方法测得床层压降随床层高度、颗粒性质和操作压力的变化规律；揭示了最大床层压降和最小喷动速度与床层高度、颗粒性质以及操作压力等参数之间的对应关系及数理表征,提出了加压喷动床最大床层压降和最小喷动速度预测关联式。在加压喷动床冷态实验系统基础上,研究了加压喷动床流动结构及转变规律：考察了不同操作压力下,颗粒流动结构随操作气速的变化规律,将加压喷动床颗粒流动结构划分为叁种流型：固定床、稳定喷动和不稳定喷动：基于统计分析(标准差分析)、频谱分析(功率谱分析)及混沌分析(Hurst指数分析)叁种压力脉动信号分析手段,对加压喷动床流型进行了表征和简单的识别研究。作为对加压实验研究的补充和完善,构建了加压喷动床计算流体力学耦合双流体模型CFD-TFM数值模拟平台,对加压喷动床颗粒尺度的气固流动特性进行了数值模拟研究：以颗粒体积分数为表征,给出了加压喷动床瞬时流动结构随操作压力的变化；开发了最小喷动速度的数值模拟求解方法,模拟得到的加压喷动床最小喷动速度随着操作压力的增大而不断减小,模拟值与实验预测值平均相对误差仅为4.59%,另外模拟研究表明最小喷动气体质量流率随着操作压力的增加而增大；在操作气速为1.2倍最小喷动速度1.2ums条件下,模拟结果表明操作压力对颗粒轴向速度、颗粒浓度沿径向分布的影响与床层高度有关；另外,模拟得到的喷动区喷动直径随着操作压力的增大而增大。考虑到喷动床加温加压条件下的工业应用背景,构建了加温加压喷动床CFD-TFM数值模拟平台,气体粘度采用Sutherland二系数模型,主要研究在加压条件下,操作温度对气固流体动力学特性的影响：考察了加温加压喷动床气固流动结构以及喷动射流形状随操作温度的变化：温度影响着气体的密度和粘度,对叁种粒径不同颗粒的模拟研究表明,对于大颗粒,操作温度升高,气体密度影响起主导作用,ums随着操作温度的增加而增加：对于小粒径颗粒,温度升高,气体粘度影响起主导作用,气固曳力作用增强了,ums随着温度的增加而减小,并模拟找到了临界粒径；在操作气速为1.2ums条件下对大颗粒进行了模拟,结果表明操作温度对喷射区颗粒速度和颗粒浓度的影响同样与床高有关,且与操作压力的影响相反。
杨宁[4]2015年在《喷动流化床气固两相流多参数检测》文中认为随着科学技术的进步，促使多相流领域的研究工作得到了迅速的发展。气固两相流作为最重要的多相流形式之一，其气力输送过程越来越广泛的存在于现代工农业生产中，如：电力行业的煤粉输送和煤粉燃烧，石油化工行业的催化裂化及烟尘排放，食品行业的面粉输送和建筑行业的水泥输送等，流化床与喷动床作为气力输送工业生产过程中最典型的两种设备，存在着气泡搅动、颗粒运动及气固两相作用，是一个非线性瞬态系统，对于这样具有显着多尺度结构特点的化工对象，其囊括的流动结构形态多样、各具特征，常见的如气泡、涡流和颗粒聚团等，这些流动结构的行为本质和演化规律是揭示多相流动性质、解决过程强化和优化设计的瓶颈。因此，测量流化床中颗粒与气泡、局部与整体速度、粒度和浓度等关键参数，进而对流场性质和流动结构进行刻画，对于发挥气力输送最大效用以及反应器的精确设计具有重要意义。由于先进的现代化测量技术（计算机视觉技术、高速摄影设备、非线性理论）的发展，给我们提供了解决气固两相流动参数检测的理论依据和提高两相流体的监控水平、分析两相流动的运动机理、优化相关的实验设备的途径。针对现有气固两相流中测量技术和流动结构表征方法的不足，本研究以自行搭建喷动床与流化床实验装置为基础，基于多相流场性质与流动结构的表征方法，开展了气固两相系统内的气泡、颗粒、团聚结构的形态、浓度、流速、水分分布、流量等流动参数的测量。首先，在气固两相流气泡流动参数检测方面，本文以流化床实验装置为研究基础，通过测量气泡在过渡状态时转变的压差信号，进行相空间重构选取递归关键参数，采用递归纹理结构间接实现了气泡流动状态的检测，为更深层次的研究气泡的行为机理提供了一种新的手段。在颗粒参数检测方面，综合运用图像法测速技术、浓度谱测量技术对颗粒位移参量以及灰度参量进行提取变换，实现了颗粒流速、浓度等参数的检测，解决了参数检测过程中存在分辨率低、干扰度高及动态响应缓慢等问题。其次，在团聚结构参数检测方面，通过TEB雾化喷嘴人为制造颗粒聚团现象，模拟工业过程的聚团现象，采用层迭筛分方法对团聚结构进行了有效的辨识，检测不同团聚结构孔隙度、粘结速率等参数，实现了团聚结构表观结构特性和组织特性的测量。结合获取的不同团聚结构，通过自行搭建的多通道电导电路实验装置，在连续流化状态下诱发团聚结构破裂释放水分引起电导信号回升，实现了团聚结构水分分布状态的检测。在喷动床提升管的不同标高位置布置电磁感应线圈，添加铁磁颗粒作为输运物料氧化铝的示踪颗粒，利用电磁感应声卡信号采集装置测量电磁感应系数，实现了团聚结构流量分布状态的检测。最后，对团聚结构理论分析与实验研究的基础之上，提出了聚团现象快速预报模型，相比于传统的平均压力降预报方法，提升了表观速度识别能力，缩短了预报响应时间。
参考文献：
[1]. 基于差压信号的管道内气固两相流混沌特性研究[D]. 李宇. 华北电力大学（河北）. 2002
[2]. 基于风帽压力波动的流化床气固流态化特征研究[D]. 姜华伟. 华北电力大学. 2013
[3]. 加温/加压喷动床气固流动特性研究[D]. 姜小峰. 东南大学. 2015
[4]. 喷动流化床气固两相流多参数检测[D]. 杨宁. 东北电力大学. 2015