本發(fā)明涉及一種以噴動流化床為理論基礎(chǔ)，能夠進行干顆粒系統(tǒng)和濕顆粒系統(tǒng)中顆?；旌系碾p噴口噴動流化床。

背景技術(shù)：

噴動流化床技術(shù)是流態(tài)化技術(shù)的一個分支，與其他氣化床相比，它具有床內(nèi)流型簡單、流動更加有規(guī)律、操作壓降低、氣固接觸效率更高等特點。但是噴動流化床也具有一些局限性：傳統(tǒng)的噴動流化床在操作過程中易出現(xiàn)分層和節(jié)涌，不利于流體和顆粒之間的傳熱傳質(zhì)；易出現(xiàn)環(huán)隙區(qū)底部死區(qū)和易粘結(jié)顆粒在環(huán)隙區(qū)的團聚，影響顆?；旌虾蜌夤虃鳠嵋约罢５牟僮鬟\行；較低的顆粒循環(huán)速率、較小的噴動范圍使得物料在床內(nèi)需要較長停留時間，影響了干燥的傳熱傳質(zhì)效率；氣流量決定于噴動要求而不是傳熱、傳質(zhì)要求；最大壓力降遠大于噴動壓力降；噴動流化床幾何尺寸受限制，難以實現(xiàn)大型化。因此，雙噴口噴動流化床可以較好的改善其單噴口噴動流化床存在的缺點，但是目前對于雙噴口噴動流化床的研究和設計多局限于干顆粒系統(tǒng)。濕顆粒在噴動流化床內(nèi)的流動、傳熱和傳質(zhì)性質(zhì)有待進一步研究。

早在1960年代，人們已經(jīng)在工業(yè)應用中提出了濕顆粒的流化問題。由于尺度效應，液橋力在毫米和微米尺度范圍內(nèi)相對于慣性力來說不可忽略，這導致了濕顆粒系統(tǒng)的流體動力學行為與運動特性和干顆粒系統(tǒng)的差別很大，出現(xiàn)顆粒的流態(tài)化變?nèi)跎踔潦?，即發(fā)生“去流態(tài)化現(xiàn)象”：大量的濕顆粒形成穩(wěn)固的聚團或結(jié)塊、床內(nèi)氣泡尺寸減小而顆粒流化所需的操作氣體量增加，甚至在流化床中形成固定的氣體通道的氣體短路現(xiàn)象）。這種“去流態(tài)化現(xiàn)象”將對濕顆粒系統(tǒng)的混合、分離和傳熱傳質(zhì)等流體動力學過程產(chǎn)生很大的影響，從而影響流化床的設計和運行。

目前對于雙噴口噴動流化床內(nèi)顆粒流動特性的研究多集中于干顆粒系統(tǒng)，對于濕顆粒的流動有待進一步的研究。因此，為了實際生產(chǎn)提供更合理有效的理論依據(jù)，需要提供一種濕顆粒雙噴口噴動流化床的實驗裝置，從而更深入了解噴動流化床內(nèi)顆粒在不同濕度下的流動特性，同時更有利于促進噴動流化床結(jié)構(gòu)的設計和改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有單噴口噴動流化床存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于干、濕顆?；旌系亩鄧娍趪妱恿骰?，利用多噴口噴動流化床的特點，改善現(xiàn)有單口噴動流化床的缺點，同時可以實現(xiàn)干顆粒和濕顆粒在噴動流化床內(nèi)的充分混合，可用于濕顆粒在噴動流化床內(nèi)流動特性的研究，對工業(yè)生產(chǎn)具有一定的指導意義。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種用于干、濕顆?；旌系亩鄧娍趪妱恿骰玻ㄍ该鳂渲ＡО?、噴動流化床、噴動氣體入口、流化氣體入口和風室，其中：

所述噴動流化床的噴口數(shù)量至少為一個；

所述風室位于噴動流化床底部，風室與噴動流化床之間設置有透明樹脂玻璃板；

所述風室由噴動氣體風室和流化氣體風室構(gòu)成；

所述透明樹脂玻璃板上設置有噴動氣體入口和流化氣體入口，噴動氣體入口與噴動氣體風室連接，流化氣體入口和流化氣體風室連接。

與其他技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）設計擋板結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實際需求選擇不同噴口數(shù)的噴動流化床，設計合理，操作方便，多種結(jié)構(gòu)多次利用自由組合。

（2）由于不同氣體入口下面設計了風室，因此對于噴動氣體和流化氣體可以保證其軸向速度均勻。

（3）通過目前的研究來看，多數(shù)的研究單純集中更在于干顆粒流動特性的實驗研究上，而實際過程中顆粒系統(tǒng)中不可避免的存在一定量的液體，且液體的存在對顆粒流動特性產(chǎn)生重要的影響。為了彌補以上缺點，本實驗結(jié)構(gòu)設置了加濕器裝置，根據(jù)不同工況的要求可以在顆粒系統(tǒng)各種添加不同量的液體，因此可以實現(xiàn)對濕顆粒流動特性的研究。

（4）目前對于流化床內(nèi)顆粒流動的實際探測存在一定的難度，這很不利于顆粒流動特性的研究；本發(fā)明選用PIV圖像處理系統(tǒng)，對顆粒在噴動流化床內(nèi)的流動情況進行等時間間隔高頻率瞬時拍攝，最后通過時均處理得到顆粒在噴動流化床內(nèi)的速度場分布情況。

（5）本發(fā)明設計的多噴口噴動流化床可以有效減少顆粒流動流化死區(qū)，有利于顆粒之間充分進行動量和能量交換，通過加濕器可以實現(xiàn)濕顆粒在噴動流化床內(nèi)顆粒的充分混合，同時還結(jié)合流體測設技術(shù)以及相關(guān)圖像后處理系統(tǒng)可以直觀反映顆粒的流動特性。

附圖說明

圖1為用于干顆粒和濕顆?；旌系亩鄧娍趪妱恿骰驳慕Y(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1-擋板，2-多噴口噴動流化床，3-噴動氣體入口，4-流化氣體入口，5-風室；

圖2為三噴口噴動流化床的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為組合式噴動流化床的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為多噴口噴流化動床實驗裝置實物圖；

圖5為單噴口噴動流化床內(nèi)顆粒初始運動狀態(tài)；

圖6為雙噴口噴動流化床內(nèi)顆粒初始運動狀態(tài)；

圖7為三噴口噴動流化床內(nèi)內(nèi)顆粒初始分布情況。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。

具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式提供的用于干、濕顆?；旌系亩鄧娍趪妱恿骰灿赏该鳂渲ＡО?、噴動流化床2、噴動氣體入口3、流化氣體入口4和風室5構(gòu)成，其中：

所述噴動流化床2的噴口數(shù)量至少為1個；

所述風室5位于噴動流化床2底部，風室5與噴動流化床2之間設置有透明樹脂玻璃板；

所述風室5由噴動氣體風室和流化氣體風室構(gòu)成；

所述透明樹脂玻璃板上設置有噴動氣體入口3和流化氣體入口4，噴動氣體入口3與噴動氣體風室連接，流化氣體入口4和流化氣體風室連接，不同氣體入口對應不同的風室，方便調(diào)節(jié)不同入口氣速。

如圖2所示，所述噴動流化床的噴口數(shù)量至少為兩個時，多噴口噴動流化床還包括至少一個擋板1，擋板1位于相鄰噴口之間。

具體實施方式二：如圖4所示，本實施方式提供了一種用于多噴口噴動流化床內(nèi)濕顆粒流動特性研究的實驗裝置，該裝置由PIV圖像處理系統(tǒng)6、高速攝像機7、光源8、加濕器9、固定支架10、多噴口噴動流化床11、床內(nèi)顆粒（實驗用干顆粒或濕顆粒）12、熱風流量計13、通風管道14、渦輪流量計15、氣體閥門16和風機17構(gòu)成，其中：

所述多噴口噴動流化床11固定在固定支架5上；

所述加濕器9安裝在多噴口噴動流化床11頂部；

所述光源8設置在多噴口噴動流化床11的前部；

所述高速攝像機7位于光源8下方并與PIV圖像處理系統(tǒng)6連接，對床內(nèi)顆粒12在多噴口噴動流化床11內(nèi)的流動情況進行等時間間隔高頻率瞬時拍攝，最后通過時均處理得到床內(nèi)顆粒12在多噴口噴動流化床11內(nèi)的速度場分布情況；

所述渦輪流量計10安裝在多噴口噴動流化床風室入口的位置；

所述風機17通過通風管道14與多噴口噴動流化床的風室連接；

所述通風管道14上安裝有熱風流量計13和氣體閥門15，其中：渦輪流量計靠近鼓泡流化床風室入口。

上述多噴口噴動流化床用于顆粒流動特性研究的工作過程如下：

不同氣體入口對應不同的風室，氣體在風室內(nèi)均勻布風：噴動氣體和流化氣體從噴動流化床底部對應氣體入口進入，干顆粒或混合好的不同干濕度的濕顆粒在開始均勻填充在噴動流化床底部；多噴口噴動流化床可以視為是由若干個完全相同的單噴口噴動流化床構(gòu)成的，并通過擋板連接起來，通過安裝和拆卸不同位置的擋板，可以根據(jù)實際需求構(gòu)成所需要的不同噴口數(shù)量的噴動流化床（例如可以拆卸為單噴口、雙噴口和三噴口噴動床，以三噴口噴動流化床為例，通過插入擋板形成3個獨立的單噴口噴動流化床（圖2），在單噴口的基礎(chǔ)上拆卸擋板成為三噴口噴動流化床（圖1），或通過插入擋板形成1個獨立的單噴口噴動流化床和1個雙噴口噴動流化床（圖3））；打開風機調(diào)節(jié)流化氣體流量，將不同流量的氣體通過不同風室送入對應的氣體入口，在噴動和流化氣體的作用下，噴動流化床內(nèi)的顆粒開始流化，在噴動流化過程中，可以根據(jù)實際需求添加不同量的液體，形成不同相對液體量的濕顆粒系統(tǒng)，實現(xiàn)噴床內(nèi)顆粒的充分混合；在顆粒流化運動過程中，可以采用高速攝像機拍攝顆粒在噴動流化床內(nèi)的運動過程，并通過相關(guān)的后處理軟件得到顆粒的運動特性。

具體實施方式三：準備24000個直徑為3mm的玻璃珠，將玻璃珠均勻填充在單噴口噴動流化床底部，同時調(diào)節(jié)光源，使攝像機內(nèi)拍攝到的畫面足夠清晰以便保證后期圖像處理的準確性；打開風機，調(diào)節(jié)氣體流量，同時觀察渦輪流量計的示數(shù)，當示數(shù)穩(wěn)定之后等時間間隔讀取氣體流量，噴動氣速43.5m/s，流化氣速2.4m/s，多次讀取之后取平均值；在流化過程中保證流化床內(nèi)為干燥狀態(tài)，當流動穩(wěn)定且拍攝了足夠長的時間之后，先關(guān)閉風機，當顆粒完全靜止之后，關(guān)閉高速攝像機；將拍攝結(jié)果導入后處理電腦中，得到顆粒的速度分布等結(jié)果。顆粒在噴動流化床內(nèi)初始階段運動狀態(tài)如圖5所示。

具體實施方式四：準備48000個直徑為3mm的玻璃珠，按顆粒總體積以及所需液體量1.0%計算好所需硅油的體積，并顆粒硅油混合均勻；將混合好的顆粒均勻填充在雙噴口噴動流化床（圖4）底部，同時調(diào)節(jié)光源，使攝像機內(nèi)拍攝到的畫面足夠清晰以便保證后期圖像處理的準確性；打開風機，調(diào)節(jié)氣體流量，同時觀察渦輪流量計的示數(shù)，當示數(shù)穩(wěn)定之后等時間間隔讀取氣體流量，噴動氣速43.5m/s，流化氣速2.4m/s，多次讀取之后取平均值；在流化過程中通過加濕器保證流化床內(nèi)硅油的體積分數(shù)不變，當流動穩(wěn)定且拍攝了足夠長的時間之后，先關(guān)閉風機，當顆粒完全靜止之后，關(guān)閉高速攝像機；將拍攝結(jié)果導入后處理電腦中，得到顆粒的速度分布等結(jié)果。顆粒在噴動流化床內(nèi)初始階段運動狀態(tài)如圖6所示。

具體實施方式五：準備108000個直徑為3mm的玻璃珠，按顆?？傮w積以及所需液體量1.0%計算好所需硅油的體積，并顆粒硅油混合均勻；將混合好的顆粒均勻填充在三噴口噴動流化床底部，同時調(diào)節(jié)光源，使攝像機內(nèi)拍攝到的畫面足夠清晰以便保證后期圖像處理的準確性；打開風機，調(diào)節(jié)氣體流量，同時觀察渦輪流量計的示數(shù)，當示數(shù)穩(wěn)定之后等時間間隔讀取氣體流量，噴動氣速43.5m/s，流化氣速2.4m/s，多次讀取之后取平均值；在流化過程中保證流化床內(nèi)為干燥狀態(tài)，當流動穩(wěn)定且拍攝了足夠長的時間之后，先關(guān)閉風機，當顆粒完全靜止之后，關(guān)閉高速攝像機；將拍攝結(jié)果導入后處理電腦中，得到顆粒的速度分布等結(jié)果。顆粒在噴動流化床內(nèi)初始階段運動狀態(tài)如圖7所示。