Ｂ类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台制造技术

本发明专利技术公开了一种Ｂ类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台，涉及流体动力技术，包括：空压机、电动阀、压力传感器、质量流量计、温度传感器、排渣阀、布风板、提升管、光纤测量仪、加料口、储料罐、下降管、绞龙给料机、伞式收尘装置、电容层析成像技术（ＥＣＴ）。本发明专利技术实验台，通过入口气量、温度值、各个测量点的压力、速度以及电容层析成像技术所测量的数据，并通过观察提升管内的流动情况，对两相流流动特点和机理进行分析总结，为Ｂ类颗粒气固两相流动模拟提供所需的经验公式，并验证数值模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流体动力学CFD模型模拟计算
，是一种B类颗粒气固两相流 流动特性的无约束出口实验台。
技术介绍
目前CFD模拟技术的发展迅速，其成本低、周期短，广泛应用于能源、化工、环境等 领域。与验证数值模型正确性的实验是必不可少的，有些实验在技术实现上具有一定难度， 特别是流体动力学领域流化床中B类颗粒的模拟还未建立起成熟的数值模型，这就需要通 过建造与之匹配的实验系统为数值模拟工作提供经验公式和验证平台，从而对模型进行修 正以得到能够表征B类颗粒流动本质的准确物理模型。基于国家“863计划”能源领域重大 项目一以煤气化为基础的多联产示范工程子课题“粉煤加压密相输运床气化技术”其气化 炉 使用B类颗粒，希望床内实现浓度分布均勻，返混量小的密相输运状态，与此前该领域的 研究有较大差异，因此就需要建造基础研究的实验系统，通过测量得到的实验数据对模拟 的数值模型进行验证和改进，从而指导工程实际气化炉的优化设计。通过文献调研，国内外一些学者对循环流化床系统的实验研究做了许多工作，也 获得了具有借鉴意义的结论，但以前的研究大多是针对化工领域石油催化裂化使用的微小 A类固体颗粒设计的，对使用B类颗粒循环流化床的研究还很有限。此外，现有的实验台还 未查到设计成无约束出口结构的，目前已有的出口结构将严重影响提升管内的两相流动情 况，不能得到无约束出口条件下管内的真实流动特征。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台，克 服现有技术的缺陷，采用提升管无约束出口结构，真实反映B类固体颗粒在管内的运动规 律，对B类颗粒的两相流动情况的模拟提供实验数据的支撑和改进标准。为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台，包括空压机、电动阀、 压力传感器、质量流量计、温度传感器、排渣阀、布风板、提升管、光纤测量仪、加料口、储料 罐、下降管、绞龙给料机；其还包括伞式收尘装置、电容层析成像技术；其中，主床系统由布风板与提升管构成，提升管竖直设置，上部侧壁设有光纤测量仪，布 风板位于提升管下部，提升管上端开口，下端设有排渣阀，在布风板和排渣阀之间的侧壁上 有进气口 ；提升管侧壁纵向设有多个压力传感器；空压机出风口经电动阀、进气管道、进气口 与提升管内腔相联通；进气管道中设有压力传感器、质量流量计和温度传感器；伞式收尘装置为腔式结构，位于提升管上方，其底面为一倾角45°的钢板，底面下 缘与侧面相交处设有物料出口 ；同时，伞式收尘装置底面与提升管上端固接，提升管出口与伞式收尘装置内腔相通连； 储料罐为腔式结构，位于伞式收尘装置下方，储料罐顶板设有加料口，伞式收尘装 置的物料出口伸入储料罐顶板内，并与顶板固接，伞式收尘装置与储料罐内腔相通连；下降 管竖直设置，储料罐下端开口与下降管上端开口固接，下降管下端开口与绞龙给料机上侧 壁固接，下降管与绞龙给料机内腔相通连；下降管侧壁外周缘设有电容层析成像技术；绞龙给料机水平设置，其出口端与提升管侧壁固接，出口位于布风板上方，绞龙给 料机与提升管内腔相通连；空压机、绞龙给料机、光纤测量仪、电容层析成像技术、压力传感器、质量流量计和 温度传感器通过各自的变送模块与工控机电连接。所述的无约束出口实验台，其所述进气管道、伞式收尘装置、储料罐、下降管为钢 材制作；伞式收尘装置和储料罐为封闭的腔式结构。所述的无约束出口实验台，其所述布风板为钢板，在钢板上设有规则的风孔；提升 管为透明有机玻璃。所述的无约束出口实验台，其所述电动阀、排渣阀为自动控制，分别与工控机电连接。所述的无约束出口实验台，其所述提升管侧壁纵向设置的光纤测量仪至少为两 个；压力传感器至少为三个。本专利技术的一种B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台，考察B类颗粒 在系统中的流动情况，分析床内气固两相流的流动机理，进而实现冷态密相输运状态，并通 过先进的测量手段如光纤测速仪、(ECT)获得系统内流动的物理量值。实验数据和分析结 果也将对气固流动数值模型进行验证，校验不同CFD模型模拟的适用性，并开发适用于密 相输运床系统的数学物理模型，为设计优化和工程放大提供指导意义。本专利技术很好的解决了目前已有出口结构严重影响提升管内的两相流动情况和不 能得到无约束出口条件下管内的真实流动特征的两个问题。附图说明图1 本专利技术的一种B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。本专利技术是一种研究B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台。该实验台 可以研究B类颗粒气固两相流在提升管区域里随操作气速变化的流动特性，可用于B类颗 粒气固两相流的流域特性分析和机理研究，同时也将指导B类颗粒气固两相流流动行为的 数值模拟建模，并通过该实验台的测量数据验证模型的可行性。如图1所示，为本专利技术的一种B类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台， 是小型冷态无约束出口流化床，主要由供气系统、主床系统、收尘系统、返料系统、补料和放 料系统以及测试系统组成。包括空压机1 ；电动阀2 ；压力传感器3 ；质量流量计4 ；温度传 感器5 ；排渣阀6 ；布风板7 ；提升管8 ；光纤测量仪9 ；伞式收尘器10 ；加料口 11 ；储料罐12 ；下降管13 ；电容层析成像技术(ECT) 14 ；绞龙给料机15。供气系统主要螺杆空压机1构成，提供系统运行所需要的气源。主床系统由布风 板7与提升管8构成，提升管8上部侧壁设有光纤测量仪9，布风板7位于提升管8下部，提 升管8上端开口，下端设有排渣阀6，在布风板7和排渣阀6之间的侧壁上有进气口。布风 板7由钢板构成，在钢板上规则的开一些风孔。布风板7 —方面使进入提升管8的压缩空 气分布均勻，另外由于布风板7的开孔较小，气体通过风孔进入提升管8速度增大，可以起 到防止固体物料回落堵塞气源的作用。提升管8由有机玻璃构成，方便观察物料在管内的 流动情况。提升管8侧壁纵向设有多个压力传感器3。提升管8主要作用是作为两相流动 的通道，同时密相输运也是在提升管8内实现的。空压机1出风口经电动阀2、进气管道、进 气口与提升管8内腔相联通。进气管道中设有压力传感器3、质量流量计4和温度传感器5。收尘系统由伞式收尘装置10构成。伞式收尘装置10为钢制腔式结构，其底面为 一倾角45°的钢板，底面下缘与侧面相交处设有物料出口，能保证出口物料完全返回到储 料罐12里，避免了人工清扫。同时，伞式收尘装置10底面与提升管8上端固接，提升管8 出口与伞式收尘装置10内腔相通连，可以近似获得完全无约束的出口结构效果，这种出口 结构可以最大限度减少出口结构对管内流动状态的约束和限制，真实准确的考察两相流的 运动本质，确保实验得到无出口条件影响下提升管8内的气固两相流动。 返料系统由储料罐12、下降管13和绞龙给料机15构成。储料罐12为钢制腔式结 构，储料罐12顶板设有加料口 11，伞式收尘装置10的物料出口伸入储料罐12顶板，并与顶 板固接，伞式收尘装置10所收集的固体物料落入储料罐12中。下降管13竖直设置，储料 罐12下端开口与下降管13上端固接，下降管13下端开口与绞龙给料机15上侧壁固接，下 降管13与绞龙给料机15内腔相通连。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｂ类颗粒气固两相流流动特性的无约束出口实验台，包括：空压机、电动阀、压力传感器、质量流量计、温度传感器、排渣阀、布风板、提升管、光纤测量仪、加料口、储料罐、下降管、绞龙给料机；其特征在于，还包括伞式收尘装置、电容层析成像技术；其中，主床系统由布风板与提升管构成，提升管竖直设置，上部侧壁纵向设有多个光纤测量仪，布风板位于提升管下部，提升管上端开口，下端设有排渣阀，在布风板和排渣阀之间的侧壁上有进气口；提升管侧壁纵向设有多个压力传感器；空压机出风口经电动阀、进气管道、进气口与提升管内腔相联通；进气管道中设有压力传感器、质量流量计和温度传感器；伞式收尘装置为腔式结构，位于提升管上方，其底面为一倾角４５°的钢板，底面下缘与侧面相交处设有物料出口；同时，伞式收尘装置底面与提升管上端固接，提升管出口与伞式收尘装置内腔相通连；储料罐为腔式结构，位于伞式收尘装置下方，储料罐顶板设有加料口，伞式收尘装置的物料出口伸入储料罐顶板内，并与顶板固接，伞式收尘装置与储料罐内腔相通连；下降管竖直设置，储料罐下端开口与下降管上端开口固接，下降管下端开口与绞龙给料机上侧壁固接，下降管与绞龙给料机内腔相通连；下降管侧壁外周缘设有电容层析成像技术；绞龙给料机水平设置，其出口端与提升管侧壁固接，出口位于布风板上方，绞龙给料机与提升管内腔相通连；空压机、绞龙给料机、光纤测量仪、电容层析成像技术、压力传感器、质量流量计和温度传感器通过各自的变送模块与工控机电连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖云汉，王雪瑶，王圣典，姜凡，徐祥，吴学智，樊保国，廖良良，王嘉昌，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]