王雪瑶
,
吴学智
,
姜凡
,
徐祥
,
廖良良
,
樊保国
,
肖云汉
工程热物理学报
通过实验和模拟方法考察了高气速,高固体通量循环流化床提升管内B类颗粒的流动情况.根据EMMS(energyminimization multi-scale)理论提出了改进的曳力修正表达式,同时与传统的曳力模型如Gidaspow,O'Brien-Syamlal,Koch-Hill-Ladd的计算结果进行了比较.结果表明:使用本文提出的修正曳力模型的计算模拟结果与实验值得到了较好的吻合.
关键词:
提升管
,
气固两相流
,
曳力模型
,
CFD
吴学智
,
王雪瑶
,
王圣典
,
王嘉昌
,
姜凡
,
徐祥
,
肖云汉
工程热物理学报
采用双流体模型结合基于流动结构的EMMS曳力模型,对一方形截面循环流化床提升管在同一操作气速、不同固体流率下的两种工况进行了三维数值模拟研究.得到了提升管内气固流动的三维浓度分布,并对比了二维模拟的结果.验证了EMMS曳力模型对于快速流态化三维模拟的适用性.
关键词:
循环流化床
,
提升管
,
双流体模型
,
气固曳力
,
EMMS模型
,
三维模拟
王雪瑶
,
刘石
,
姜凡
,
刘长春
,
刘靖
工程热物理学报
应用Ghost技术的LevelSet方法捕捉运动界面,采用五阶精度的WENO格式,时间离散采用TVD Runge-Kutta格式,完成了水池中油滴的上升与合并算例及火焰面燃烧算例的数值模拟,并与商用软件Fluent的计算结果进行了比较,肯定了采用Ghost技术的LevelSet方法捕捉产生间断的运动界面的合理性.同时,本文程序的编制过程体现了LevelSet方法无需进行复杂的界面重构,易于编程的优越性.
关键词:
LevelSet方法
,
Ghost技术
,
运动界面捕捉
,
SMAC方法
刘靖
,
徐文忠
,
姜凡
,
雷兢
,
刘石
工程热物理学报
提出了一种新的电容层析成像图像重建算法-IMNSNOF算法.该算法在分析极小范数解的基础之上针对ECT逆问题的特点对其进行改进,并利用奇异值分解定理证明这种改进的数值稳定作用.在此基础上建立新的日标泛函,并在求解该泛函的过程中采用正则技巧对其进行改进确保数值解的稳定性.利用非闭合电极ECT传感器实测了多相流沿流向的流型,两种流型图像重建结果显示,IMNSNOF算法图像重建质量高于LBP算法、投影Landweber迭代法及标准的Tikhonov正则法.
关键词:
多相流流型
,
电容层析成像
,
传感器
,
图像重建算法
刘靖
,
刘石
,
姜凡
,
雷兢
,
孙猛
工程热物理学报
提出并制作了一种新型的非闭合电极电容层析成像传感器,对其敏感场进行了计算,针对两种静态流型进行了实际测量,并利用LBP图像重建算法实现了图像重建.结果表明,所计算敏感场正确,重建出的图像能够反映原始流型.
关键词:
电容层析成像
,
传感器
,
非闭合电极
,
敏感场
吴学智
,
王雪瑶
,
姜凡
,
徐祥
,
肖云汉
工程热物理学报
循环流化床提升管内气固流动不仅受操作工况的影响,还与出口结构密切相关.本文应用双流体模型结合EMMS曳力模型,对T型突变出口提升管内两种工况的气固流动进行了二维模拟.模拟得到的轴向固体浓度分布和实验值符合较好.验证了EMMS曳力模型对于快速流态化气固不均匀流动模拟的适用性.
关键词:
循环流化床
,
T型突变出口
,
双流体模型
,
气固曳力
,
EMMS模型
王海刚
,
刘石
,
姜凡
,
杨五强
工程热物理学报
本文采用12电极电容传感器测量得到旋风分离器锥体部分的电容信号,利用线性逆反推算法得到断面固体颗粒的二维浓度分布.基于二维断面浓度分布,采用电容三维图像重建算法,得到锥体部分的三维颗粒浓度分布.图像重建结果与旋风分离器实际运行状况和数值计算结果吻合,说明电容层析成像及三维图像重建方法的准确性和可行性.
关键词:
电容层析成像
,
旋风分离器
,
三维图像
刘石
,
王海刚
,
姜凡
,
徐建中
工程热物理学报
电容层析成象是90年代以来快速发展的多相流研究方法.本文报道应用电容层析成象对循环流化床底部浓度分布的测量研究.本研究在国际上首先实现了矩形流道中的层析成象测量技术.成象中采用了迭代成象算法,明显地提高了复杂流动情况下的成象质量.测量结果显示出循环流化床底部多种气泡和固体分布情况,表明其流态与鼓泡床相吻合.
关键词:
流化床
,
电容层析成象
石磊
,
闫冰
,
邵丹
,
姜凡
,
王东琪
,
陆安慧
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62786-4
乙烯是最为重要的化工原料之一,目前其工业来源主要来自于烃类的水蒸汽裂解过程.该过程本质上是一个高温均相裂解过程,温度(>800?℃)高,能耗大,碳排放严重.乙烷氧化脱氢制乙烯属于放热反应,反应温度低,速率快,无积碳等限制,是一条更富有竞争力的工艺路线.然而,常用的金属或金属氧化物催化剂容易导致乙烯深度氧化,从而降低了乙烯选择性.纳米碳材料在烃类氧化脱氢反应中展现出一定的催化活性,但容易被氧化,难以用于反应温度高的乙烷氧化脱氢反应.本文报道了羟基化的氮化硼(BNOH)可高效催化乙烷氧化脱氢制乙烯.氮化硼边沿羟基官能团脱氢生成了动态活性位,从而引发了乙烷的脱氢反应.BNOH对乙烷氧化脱氢制乙烯显示出高选择性.当乙烷转化率在11%,乙烯选择性可高达95%;当乙烷转化率增加到40%,乙烯选择性保持在90%.重要的是,当乙烷转化率超过60%时,BNOH仍然可保持80%的乙烯选择性以及50%的乙烯收率.这些性能指标与现有工业乙烷水蒸气裂解过程运行性能相当.进一步优化反应条件,BNOH催化剂能够实现高达9.1 gC2H4 gcat-1 h-1的时空收率.经过200 h的氧化脱氢反应测试,BNOH催化剂活性和选择性基本恒定,表明其具有非常好的稳定性.X射线粉末衍射结果显示,反应前后BNOH催化剂的物相没有发生变化.透射电子显微镜测试证实,反应后BNOH催化剂的形貌和微观结构也没有明显改变.X射线光电子能谱结果显示,反应200 h后BNOH催化剂表面的氧含量仅从反应前的6.9 atom%微增到8.3 atom%.1H固体核磁共振谱测试显示,反应200 h后,BNOH催化剂上羟基含量无明显改变.结合原位透射红外光谱和同位素示踪实验,初步确定了BNOH催化剂上引发乙烷氧化脱氢反应的活性中心.氮化硼边沿的氧官能团并不能引发乙烷的氧化脱氢反应,而羟基官能团才是氧化脱氢反应发生的活性位.在乙烷氧化脱氢条件下,分子氧脱除羟基官能团上的氢原子动态生成BNO·?和HO2·?活性位.密度泛函理论计算表明,乙烷首先在BNO·?或HO2·?位活化生成乙基自由基,这些中间物进一步与气相氧物种发生反应脱氢生成乙烯.动力学测试结果也验证了上述实验和理论结果.
关键词:
氮化硼
,
羟基化
,
乙烷
,
氧化脱氢
,
乙烯
