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1、外循環(huán)式液2固流化床換熱器實(shí)驗(yàn)研究韓國(guó)軍1,趙振文2,周昆穎2,陳罕2(11北京聯(lián)合大學(xué),北京100101;21北京化工大學(xué),北京100029)摘要:通過(guò)建立外循環(huán)式液2固流化床換熱器的實(shí)驗(yàn)臺(tái)并進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn),得出了影響外循環(huán)式液2固流化床換熱器操作穩(wěn)定性的主要因素及其在穩(wěn)定操作情況下流速、噴嘴結(jié)構(gòu)、插入深度和顆?？偭康葘?duì)上升管及下降管稀相空隙率的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞:換熱器;外循環(huán)液2固流化床;穩(wěn)定性;空隙率中圖分類號(hào):TE965;TQ05115文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AExperimentalstudyonexternal2cyclingsolid2liquidf
2、luidizedbedheatexchangerHANGuo2jun1,ZHAOZhen2wen2,ZHOUKun2ying2,CHENHan2(11BeijingUnionUniversity,Beijing100101,China;21BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Bymakinganexperimentalapparatusoftheexternal2cyclingsolid2liquidfluidizedbedheatexchanger(ES
3、LFBE)andconductingexperimentsforawiderangeofvariablesbyindependentlyvaryingtheconditions,themainvariablesthatinfluenceonthestabilityofESLFBEandtheregularsofvelocityofflow,muzzlesize,muzzledeepnessandparticledensityinfluencingonvoidagesofascend2piperanddescend2piperunderasteadywo
4、rkcondi2tionweregiven1Keywords:heatexchanger;external2cyclingsolid2liquidfluidizedbed;stability;voidage流態(tài)化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用已有60余年歷史。液2固流化床換熱器發(fā)展于上世紀(jì)70年代初,其與常規(guī)列管換熱器相比具有換熱效率高及不易結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn),可廣泛用于食品、化工、海水淡化和造紙等領(lǐng)域。最初的流化床換熱器為非循環(huán)式,即固體顆粒在液體中浮動(dòng),固體顆粒雖可做相對(duì)液體的自由運(yùn)動(dòng),但無(wú)宏觀向上流速,在流態(tài)化技術(shù)中稱其為經(jīng)典流態(tài)化。這種流化床對(duì)液體的流動(dòng)速度限制較嚴(yán),
5、流速太小,固體顆粒不能浮動(dòng),流速太大,會(huì)將固體顆粒吹到上箱,破壞其穩(wěn)定性。解決此問(wèn)題的方法是引入循環(huán)流化床系統(tǒng),即液2固兩相中的固體顆粒具有宏觀流速,在管路中先上升再下降,形成1個(gè)循環(huán)體系,在流態(tài)化技術(shù)中稱其為廣義流態(tài)化。這種流化床允許的流速范圍比非循環(huán)式的大,便于操作。循環(huán)流化床又分內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式2種,內(nèi)循環(huán)式的上升管和下降管都位于管殼內(nèi),其外形與普通立式管殼式換熱器相似。外循環(huán)式的下降管移至管束外,與換熱器主體分離,見(jiàn)圖1。圖1外循環(huán)式液2固流化床換熱器結(jié)構(gòu)示圖收稿日期:2004211221作者簡(jiǎn)介:韓國(guó)軍(19632),女(漢族),北京人,副
6、教授,碩士,從事化工設(shè)備的教學(xué)與研究。第3期韓國(guó)軍,等:外循環(huán)式液2固流化床換熱器實(shí)驗(yàn)研究·13·與內(nèi)循環(huán)式相比,外循環(huán)式流化床換熱器具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):①由于下降管在換熱器殼體外,因而同樣換熱面積的換熱器,外循環(huán)式的殼體直徑小于內(nèi)循環(huán)式的,管板外徑也相應(yīng)縮小。同時(shí)可以方便地監(jiān)測(cè)下降管中顆粒的運(yùn)行情況,并根據(jù)下降管中顆粒運(yùn)動(dòng)情況調(diào)節(jié)一、二次流比例,實(shí)現(xiàn)合理操作。②二次流的設(shè)計(jì)更加合理,床內(nèi)流速可調(diào)范圍較大,顆粒的循環(huán)量易于控制,這是內(nèi)循環(huán)式流化床換熱器所不能達(dá)到的。③在外循環(huán)結(jié)構(gòu)中,由于上分離器與換熱器本體分開(kāi),物料沿切向進(jìn)入上箱,利用離心力作用,使得顆
7、粒和液體之間分離更加容易,不易產(chǎn)生夾帶現(xiàn)象。1外循環(huán)式液2固流化床換熱器傳熱特點(diǎn)外循環(huán)式液2固流化床換熱器是采用廣義流態(tài)化技術(shù)在管程內(nèi)實(shí)現(xiàn)固體顆粒循環(huán)運(yùn)行的高效換熱設(shè)備。由于固體顆粒隨機(jī)而頻繁地碰撞管壁內(nèi)表面,實(shí)現(xiàn)使用過(guò)程中的自動(dòng)防垢,同時(shí)增加了流體的湍流程度,特別是在層流時(shí)破壞了壁面的粘性底層,從而使對(duì)流傳熱過(guò)程得以高效強(qiáng)化。相對(duì)單相流體換熱器,外循環(huán)式液2固流化床換熱器傳熱系數(shù)可高出6倍。外循環(huán)式液2固流化床換熱器的傳熱系數(shù)與多種因素有關(guān),其中空隙率是非常重要的因素之一,尋找空隙率的變化規(guī)律對(duì)于換熱器傳熱性能的研究具有重要意義?？障堵适茉S多因素影響
8、,文中主要針對(duì)外循環(huán)式液2固流化床換熱器上升管和下降管中的空隙率在流量、噴嘴結(jié)構(gòu)尺寸、顆粒大小
