第1章 绪论 1
1.1 气固两相流穿越液池过程的工业应用背景 2
1.1.1 冲击式水浴除尘器中的气固两相流穿越液池过程 2
1.1.2 多喷嘴对置式水煤浆气化炉中的气固两相流穿越液池过程 3
1.2 气固两相流穿越液池工业过程的基础研究与应用 5
1.2.1 穿越液池过程中气液流动特性的研究 6
1.2.2 穿越液池过程中固相运动分布规律及气固分离的研究 11
1.2.3 穿越液池过程中气体带水问题及气液分离的研究 14
1.2.4 液池内相间直接接触热质同时传递的研究 15
1.3 气固两相流穿越液池工业过程中的关键工程热物理科学问题 16
参考文献 19
第2章 液池中顶部浸没平口管口处气泡行为特性 31
2.1 液池中顶部浸没平口管口处气泡膨胀及脱离行为特性 32
2.1.1 气泡可视化测量实验系统 32
2.1.2 实验测量方法与数据提取 36
2.1.3 顶部浸没平口管口处气泡膨胀及脱离演变过程 37
2.1.4 平口管管径对气泡脱离直径的影响 39
2.1.5 顶部浸没平口管口处膨胀气泡位置随时间变化分布特性 41
2.1.6 平口管管径对单个气泡膨胀及脱离时间的影响 44
2.1.7 脱离阶段气泡圆度分布特性 45
2.2 液池中顶部浸没管口处气泡受力分析与数值计算 46
2.2.1 顶部浸没管口气泡长大-脱离模型 46
2.2.2 气泡的受力分析 47
2.2.3 静止液体中顶部浸没管口处气泡尺寸变化规律 50
2.3 液池中顶部浸没管口处气体射流冲坑特性 53
2.3.1 顶部浸没气体射流冲坑及气液交界面运动特性 53
2.3.2 顶部浸没管口处气体冲坑特性数值模拟 58
2.4 小结 70
参考文献 72
第3章 气体穿越液池过程中的气液两相流动特性 75
3.1 气液两相湍流流动数学模型及数值求解 75
3.1.1 气液两相湍流流动模型的建立 76
3.1.2 CFD-ABND耦合计算模型的建立 79
3.1.3 数学模型的数值求解及计算条件 84
3.2 气体穿越液池过程中气液两相湍流流动特性 86
3.2.1 气体穿越液池过程中气液两相流动及相分布特性 86
3.2.2 液池内气泡及气液界面浓度分布特性 100
3.3 气体穿越液池过程中的压力波动特性 110
3.3.1 数值模拟平台的建立 111
3.3.2 不同操作参数对压力波动特性的影响 114
3.3.3 快速傅里叶变换分析 117
3.3.4 不同气速下的功率谱密度函数分析 119
3.3.5 不同静态液位下的功率谱密度函数分析 120
3.4 液池内分隔板布置对气液流动特性的影响 121
3.4.1 数值模拟平台的建立 121
3.4.2 分隔板对气液流动形态的影响 122
3.4.3 分隔板对气泡湿周轴向分布的影响 124
3.4.4 分隔板对气泡湿周径向分布的影响 125
3.4.5 分隔板不同布置对气液流动形态的影响 126
3.5 小结 127
参考文献 129
第4章 气固两相流穿越液池过程中气液固三相流动特性 133
4.1 气固两相流穿越液池过程颗粒运动及其分布特性 134
4.1.1 实验台的搭建及实验条件 134
4.1.2 气固两相流穿越液池的三相流动过程 137
4.1.3 液池内颗粒浓度分布的实验测量 140
4.2 气固两相流穿越液池过程中液固流场空间结构与特性 143
4.2.1 可视化实验系统组成 144
4.2.2 固体颗粒沉降、悬浮、飞溅及分离演变过程 145
4.2.3 液池内颗粒运动变化分布特性 147
4.2.4 管口气泡尾流拖曳作用下颗粒运动的演变过程 150
4.2.5 气固两相穿越液池过程固体颗粒浓度分布特性 153
4.2.6 液固流场空间结构及流动特性PIV实验研究 155
4.2.7 气固两相流穿越液池过程中的颗粒运动分离过程可视化实验 163
4.3 气固两相流穿越液池过程气液固三相流动数学模型 167
4.3.1 欧拉框架下的气液连续相数学模型 168
4.3.2 拉格朗日框架下的离散颗粒相数学模型 170
4.3.3 数学模型的求解及计算条件 175
4.4 气固两相流穿越液池过程气液固三相流动及相分布特性 178
4.4.1 数值模拟与实验结果的对比及分析 178
4.4.2 气液连续相流动及其分布特性 181
4.4.3 固体颗粒运动轨迹及其浓度分布特性 192
4.5 小结 197
参考文献 199
第5章 气固两相流穿越液池过程中的三相分离特性 201
5.1 气固两相流穿越液池过程中的气固分离机理 201
5.2 气固分离特性数学模型 203
5.2.1 数学模型的确定 203
5.2.2 计算方法和条件 203
5.3 气固分离特性及其表征 204
5.3.1 气液固三相流动分离过程数值模拟结果与分析 204
5.3.2 入口气速对气固分离性能的影响规律 206
5.3.3 不同粒径颗粒的分离特性 208
5.3.4 下降管浸没深度对气固分离性能的影响规律 210
5.4 气固两相流穿越液池过程中气固两相运动分离过程分析 212
5.4.1 颗粒的冲击分离 212
5.4.2 颗粒的沉降分离 212
5.4.3 颗粒被气泡尾流拖曳的运动 213
5.4.4 颗粒被气泡包裹的运动 215
5.4.5 颗粒在液体中的扩散运动 216
5.4.6 液滴对颗粒的捕获和携带 218
5.5 气液分离空间内气体-液滴两相分离特性 218
5.5.1 液滴形成、夹带机理及过程 220
5.5.2 气体-液滴两相分离运动数学模型 222
5.5.3 气液分离空间内气体-液滴两相分离特性 227
5.6 小结 232
参考文献 234
第6章 穿越液池过程中气液两相流动直接接触传热传质特性 237
6.1 单个高温气泡在液池内上升过程中的传热传质理论模型 238
6.1.1 气液相间直接接触热质传递过程分析 238
6.1.2 计算问题的简化和假定 240
6.1.3 液池内气液直接接触热质同时传递理论模型 240
6.1.4 数值计算方法及计算条件 243
6.2 气体穿越液池过程中气泡群-液体直接接触三传模型 243
6.2.1 高温气体穿越液池过程气液间动量、热量及质量同时传递 244
6.2.2 非等温条件下的气液两相湍流流动模型 245
6.2.3 数学模型计算方法及条件 251
6.3 单个高温气泡穿越液池过程气泡-液体间直接接触热质传递特性 253
6.3.1 气泡半径的变化规律 253
6.3.2 水蒸汽浓度对气泡尺寸的影响规律 254
6.3.3 气泡温度随气液接触时间的变化规律 254
6.3.4 冷却水蒸发速率随时间的变化规律 255
6.3.5 冷却水蒸发量随时间的变化规律 256
6.4 气体穿越液池过程中气泡群-液体直接接触传热传质特性 257
6.4.1 表观气速对液池内气体温度分布的影响规律 257
6.4.2 下降管出口气体温度对液池内气体温度分布的影响规律 259
6.4.3 气泡尺寸对液池内气体温度分布的影响规律 259
6.4.4 液池内气体温度的径向分布规律 261
6.4.5 液池内平均冷却水温度的变化规律 262
6.4.6 液池内冷却水蒸发速率的分布规律 264
6.4.7 液池体积传热系数的影响因素分析 265
6.5 小结 268
参考文献 271