声场对气固流化床气泡动力学特性的影响

摘要

气泡行为对气固流化床的流体力学特性和热质传递特性起着决定性作用,气泡的动力学特性是气固鼓泡流化床反应器模拟计算及设计放大的重要参数.将声场引入传统流化床,利用声波能量促进颗粒运动和气泡破碎,以改变气泡的动力学行为,从而达到改善床层流化状态,强化传热传质的目的.因此,研究声波对气泡动力学特性的影响是把握声场流化床的关键.在内径为120 mm的半圆柱形有机玻璃流化床中,以平均粒径55μm的玻璃珠作为实验物料,利用自主开发的光纤探针测定了不同流化气速下的局部气含率、气泡尺寸、频率和上升速度等动力学行为;并在此基础上引入声场,考察了声波对气固流化床气泡动力学特性的影响.结果表明:声波对气泡行为和床层流体力学特性的影响与流化气速相关.声波频率一定时,声压级增大,低流化气速下的气泡分率、气泡频率、气泡平均上升速度和平均弦长减小;高流化气速下,气泡分率和气泡频率随声压级的增加而增大,气泡平均弦长和平均上升速度随着声压级的增大而减小.声压级一定时,低流化气速下,气泡分率、气泡频率、气泡平均上升速度和平均弦长随声波频率的增加,先减小后增大,在80 Hz左右时达到最小值;在较高流化气速下,随频率增加,气泡分率和气泡频率先增大后减小,在80 Hz左右时达到最大值,气泡平均上升速度和平均弦长则先减小后增大,在80 Hz左右时达到最小值.