喷动床反应器过程强化原理与技术

　　喷动床作为高效气固反应器，已广泛应用于各种单元操作过程中。针对常规喷动床内气固混合及传热传质不充分的缺陷，作者提出了纵向涡喷动床、多喷嘴喷动-流化床和旋流器喷动床。本书通过实验分析与理论数值模拟方法对以上新型喷动床内的流体力学特性及传热传质特性展开系统研究。实验研究纵向涡喷动床、多喷嘴喷动-流化床、旋流器喷动床和常规喷动床内气固两相流特性及颗粒干燥性能；模拟分析新型强化构件的几何参数对床内气固相流动特性的影响，分析喷动床操作参数对水汽化和脱硫过程的影响及不同新型强化构件对水汽化过程的影响。本书对新型高效喷动床的案例研究工作，可为喷动床的优化设计与放大提供实验及理论依据。

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目录
前言
第1章　绪论　1
1.1　粉-粒喷动床研究概述　1
1.2　过程强化喷动床概述　2
1.2.1　导向管喷动床　2
1.2.2　多喷嘴喷动床　3
1.2.3　内循环喷动床　4
1.2.4　喷动-流化床　4
1.3　计算流体力学概述　5
1.3.1　拟流体模型基本守恒方程　5
1.3.2　CFD求解过程　8
1.3.3　多相流模型　8
1.3.4　CFD-DEM求解过程　9
1.4　FLUENT简介　9
1.4.1　FLUENT体系结构　10
1.4.2　FLUENT流场迭代方法　10
1.4.3　收敛判断准则　11
1.4.4　FLUENT整体计算过程与UDF技术　11
1.5　EDEM软件计算过程　12
参考文献　13
第2章　喷动床气固两相流粒子图像测速技术　16
2.1　粒子图像测速技术在气固两相流中的应用　16
2.2　PIV系统概述　17
2.2.1　实验系统　17
2.2.2　PIV测量原理　18
2.3　纵向涡喷动床内气固两相流PIV实验　20
2.3.1　纵向涡喷动床实验设备介绍　20
2.3.2　结果分析及讨论　22
2.4　多喷嘴喷动-流化床内气固两相流PIV实验　43
2.4.1　多喷嘴喷动-流化床实验设备介绍　43
2.4.2　多喷嘴喷动-流化床实验设计　43
2.4.3　结果分析及讨论　44
2.5　旋流器喷动床内气固两相流PIV实验　52
2.5.1　旋流器喷动床实验设备介绍　52
2.5.2　旋流器喷动床实验设计　53
2.5.3　结果分析及讨论　53
参考文献　60
第3章　不同结构喷动床干燥性能差异　62
3.1　喷动床干燥实验　62
3.1.1　喷动床干燥技术　62
3.1.2　喷动床干燥实验步骤　64
3.1.3　实验参数的计算方法　65
3.2　实验结果与分析　67
3.2.1　不同结构喷动床的干燥曲线　68
3.2.2　不同结构喷动床的干燥速率曲线　69
3.2.3　不同结构喷动床的干燥水分比变化　70
3.2.4　不同结构喷动床的压降差异　72
参考文献　73
第4章　纵向涡喷动床数值模拟　75
4.1　基本守恒方程　75
4.2　模拟与实验校核对比　76
4.3　纵向涡流整体效应对比分析　78
4.3.1　颗粒体积分数分布　79
4.3.2　颗粒速度分布　81
4.3.3　颗粒拟温度分布　87
4.4　小球半径影响　88
4.4.1　颗粒体积分数分布　88
4.4.2　颗粒拟温度分布　90
4.5　小球间距影响　91
4.5.1　颗粒体积分数分布　92
4.5.2　颗粒速度分布　93
4.5.3　颗粒拟温度分布　95
4.6　扰流件形状影响　96
4.6.1　颗粒体积分数分布　97
4.6.2　颗粒速度分布　99
4.6.3　气体湍动能分布　101
参考文献　102
第5章　整体式多喷嘴喷动-流化床数值模拟　103
5.1　多喷嘴喷动-流化床内气固两相流二维模拟　103
5.1.1　模型建立及网格划分　103
5.1.2　模型参数设置　104
5.1.3　网格无关性分析　105
5.1.4　气固两相流　105
5.1.5　侧缝数量对二维多喷嘴喷动-流化床影响　109
5.1.6　颗粒处理量对二维多喷嘴喷动-流化床影响　115
5.2　多喷嘴喷动-流化床内气固两相流三维模拟　118
5.2.1　模拟与实验校核对比　118
5.2.2　模型建立及网格划分　119
5.2.3　模型参数设置　119
5.2.4　网格无关性分析　120
5.2.5　气固两相流　121
5.2.6　侧喷嘴直径对三维多喷嘴喷动-流化床影响　123
5.2.7　侧喷嘴分布方式对三维多喷嘴喷动-流化床影响　130
参考文献　137
第6章　旋流器喷动床气固两相流数值模拟　138
6.1　模型建立　138
6.2　网格无关性分析　140
6.3　气固两相流　140
6.3.1　颗粒体积分数　140
6.3.2　颗粒速度　143
6.3.3　气体湍动能　145
6.4　旋流器内叶片倾斜角对气固流动的影响　147
6.4.1　模拟工况　147
6.4.2　颗粒体积分数　147
6.4.3　颗粒速度　150
6.4.4　气体湍动能　151
6.4.5　相对标准偏差　153
6.4.6　床层总压降　154
6.5　旋流器内叶片进口角对气固流动的影响　155
6.5.1　模拟工况　155
6.5.2　颗粒体积分数　156
6.5.3　颗粒速度　158
6.5.4　气体湍动能　160
6.5.5　相对标准偏差　161
6.5.6　床层总压降　162
6.6　旋流器内外径比对气固流动的影响　163
6.6.1　模拟工况　163
6.6.2　颗粒体积分数　163
6.6.3　气体湍动能　165
6.6.4　相对标准偏差　166
6.6.5　床层总压降　168
参考文献　169
第7章　粉-粒喷动床内水汽化和脱硫反应过程模拟与优化　170
7.1　烟气脱硫技术概述　170
7.2　粉-粒喷动床内水汽化过程　172
7.2.1　水汽化数学模型　173
7.2.2　粉-粒喷动床内水汽化过程模拟　176
7.3　溶解模型对粉-粒喷动床脱硫反应过程影响　181
7.3.1　脱硫反应过程分析　181
7.3.2　脱硫反应过程数学模型　182
7.3.3　模拟结果与讨论　185
7.4　料浆含水量对脱硫反应过程影响的数值模拟　189
7.4.1　模拟工况简介　189
7.4.2　模拟结果分析　189
7.5　进口气体温度对脱硫反应过程影响的数值模拟　193
7.5.1　模拟工况简介　193
7.5.2　模拟结果分析　194
7.6　表观气速对脱硫反应过程影响的数值模拟　196
7.6.1　模拟工况简介　196
7.6.2　模拟结果分析　196
7.7　强化结构粉-粒喷动床内水汽化过程　204
7.7.1　模型建立和参数设置　204
7.7.2　气固两相流数值模拟分析　205
7.7.3　水汽化数值模拟分析　210
参考文献　216