气固流态化系统中流动参数测量方法的对比研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xy_zhuo
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流化床中颗粒动力学行为的测量一直是一个热门话题,在流化床内颗粒浓度测量方面,光纤探针和压差传感器应用最为广泛。前者属于侵入式测量,后者是一种非侵入式的。本研究选用两种不同类型的光纤探针,即瑞士MSE Meili AG公司的Labasys-100颗粒浓度速度测量仪和中科院过程所开发的PC-6M颗粒浓度测量仪,对两种典型流态下(快速床和鼓泡床)的颗粒浓度结果与压差传感器(压差法)进行系统对比,以期定量评估三者在不同流态下的测量效果。进一步,使用Labasys-100对两种流态下的颗粒速度进行了测量,分析了不同流态测量结果的可信度和适用性。最后,基于实验室前期对流化床内内构件受力特性的研究,提出并设计了一种测量流化床内流动特性的新仪器,它旨在利用叶片上测得的应力信号反映流化床中的具体流化特性,例如气泡或颗粒团的频率及大小等特征参数,本研究中对该仪器的测量原理进行了初步验证。通过对三种仪器的颗粒浓度测量结果对比发现,在密相床中,Labasys-100的颗粒浓度测量结果与压差法测量结果接近,而PC-6M的颗粒浓度测量结果在一定程度上要低于压差法。而在稀相床中,压差法的颗粒浓度测量结果比Labasys-100和PC-6M的颗粒浓度测量结果都大,而Labasys-100和PC-6M的颗粒浓度测量结果接近。在数据重复性测量方面,Labasys-100在稀相床和密相床中较PC-6M和压差法的数据重复性的相对标准偏差(RSD)最小,而压差法由于是在边壁位置测量,其数据重复性的相对标准偏差(RSD)最大。Labasys-100在两种不同流态下的颗粒速度测量结果表明,在快速床中,颗粒速度和互相关系数的分布比较集中,标准偏差也较小,而密相床中分布非常分散,标准偏差较大。通过选取不同互相关系数计算颗粒速度,发现快速床几乎不受影响,而密相床影响较大。因此Labasys-100在快速床中的测量结果更可靠、适用性更强,而在密相床中测量数据质量较差,适用性较差。在对新仪器的测量原理初步实验验证中,发现该仪器可以较为清晰的辨别密相流化床内的气泡,通过对使用小型悬臂叶片在二维床中得到了应变信号与气泡弦长的关系,发现该仪器在某些气泡较少的操作条件下可以通过应变信号的变化一定程度上确定气泡的弦长或大小。
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