·648 北京科技大学学报 2004年第6期 行为定量化的复杂性，这类反应器的设计放大仍 许多小体积元，每个小体积元在微观上保持足够 然主要靠经验，制约了流态化技术的发展和应 大，具体分析每个小体积元之内涨落的行为. 用.有研究者通过时间序列重构方法分析了流 态化系统非均匀结构的宏观尺度动态行为，利用 5对流态化系统的其他理论研究 Weibull分布函数定量地刻划了各种操作条件下 密相单元、稀相单元及其稀密交替单元大小的分 运用复杂性参数对气固流化床压力脉动信 号进行分析、结果表明，在起始流化至鼓泡转变 布特征，为定量化系统内复杂的非均匀结构提供 了基础.但上述研究对流态化均匀结构动态行为 的过程中，气一固体系会进行一种所谓的“重 构”，而气泡的存在是影响压力脉动信号复杂性 所进行的模拟，仅能够体现系统内的流动结构不 的重要因素.复杂性参数能明确地指示固定床、 均匀性及其主体的动态行为，说明这一动态行为 鼓泡流化及湍动流化等不同流型的转变，为流型 具有随机特性， 识别提供了新思路. 在流化床中，粒度分布对床层流变性能影响 分形技术是非线性研究中的一个分支，基于 很大，对改善气固流化床的聚式操作也有一定的 分形技术研究气固流化床从固定床向流态化床 意义.研究者@发现宽粒度分布体系（白砂糖）流 化床中颗粒不是按粗细理想地分布，而是带有随 转变过程中压力信号的有关特性，结果表明，信 机性.于是根据白砂糖颗粒的固有特点和流态化 号的Hust指数在起始流化速度附近有一个强劲 特征，应用Markov过程建立了描述白砂糖流态 的峰值，运用Hurst指数可进行流化速度估计. 文献[45]在双流体模型中对两相流动激分方 化的随机模型.这种随机模型认为，床中颗粒既 程的解进行了几何拓扑分析，论述了在相空间中 有向上运动的可能，也有向下沉降的可能，颗粒 运动具有随机性，可用Markov链表示随机运动 奇点出现的条件、奇点位置及类型， 概率，预测在稳态下宽粒度体系沿床高的质量 6结语 分布. 文献[43]将布朗运动模型和随机步行理论拓 随着流态化技术的广泛应用，流态化理论研 展应用于快速流化床中颗粒的运动，认为空隙度 究得到了不断的发展，并成为一门独立学科.然 满足Fokker--Planck方程，导出了轴向空隙度分 而，作为一门新兴的学科，无论在理论体系的建 布的表达式： 立和完善上，还是在实际应用方面，都有很多问 对于稀相， 题亟待解决.除了流态化机理本身十分复杂，可 =e-65e0m 2 (2) 供选择的实验研究方法受到限制的因素外，理论 对于浓相， 研究不足是一个主要的原因，因此，在已有的理 g-Es.el-ou4 ε=8+2 (3) 论和实验研究基础上，开拓新的理论方法揭示流 态化系统的本质规律，建立合理的数学模型，是 其中，ε为稀相中的空隙率，6，为浓相中的空隙 一项极为重要的工作 率，z为快速床的床层高度，A为特征长度， 为了把涨落的特性引入理论分析的框架内， 参考文献 以便更好地了解在分支点附近涨落的一般行为 】戴维森，哈里森.流态化M.北京：科学出版社，1981 和作用，目前大体上有两种途径：一是临界动 2国井大藏，列文斯比尔.流态化工程M).北京：石 力学方法：二是采用多变量Master方程的办法. 油化学工业出版社，1977 在临界动力学方法中，通过在宏观的反应一扩散 3 Mooson K,Jinghai L,Dejin L.Particulate and aggregative 方程的右边加上一项适当的随机项(Langevin fluidization 50 years in retrospect [J].Power Technol, 力)，从而得到某类随机微分方程，然后在局域平 2000,111:3 衡假设的基础上建立一种类似于平衡相变理论 4金涌，祝京旭，汪展文，俞芷青，流态化工程原理 中的Landan-一Ginzburg位函数，于是利用平衡相 [M.北京：清华大学出版社，2001 变理论中的方法研究各种涨落的行为，在多变量 5陈学俊。多相流热物理研究的进展)西安交通大 学学报，1994,28(5)：1 Master方程的方法中，首先设想把宏观体系分成 6准秀兰，王立，倪学梓.粒状物料干燥过程中的传热北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 行 为 定量 化 的复 杂 性 ， 这类 反应 器 的设计放 大 仍 然 主 要 靠 经 验 ， 制 约 了流 态 化 技 术 的发 展 和 应 用 有研 究 者 通 过 时 间序 列 重 构 方 法 分 析 了流 态 化 系统 非均 匀 结构 的宏 观 尺度 动 态 行 为 ， 利 用 几 分 布 函 数 定 量 地 刻 划 了各 种 操 作 条 件 下 密 相 单 元 、 稀相 单元及 其 稀 密 交 替 单 元 大 小 的分 布特 征 ， 为 定量 化 系统 内复 杂 的非 均匀 结构提 供 了基 础 但 上 述 研 究对 流 态 化 均 匀 结构动 态行 为 所进 行 的模拟 ， 仅 能够 体现 系统 内的流 动 结 构 不 均 匀 性及 其 主 体 的动 态 行 为 ， 说 明这 一 动 态 行 为 具 有 随机 特 性 在 流 化床 中 ， 粒 度 分 布 对 床 层 流 变 性 能 影 响 很 大 ， 对 改善气 固流 化床 的聚 式 操 作 也 有一 定 的 意 义 研 究 者 ‘ 发 现 宽粒 度 分 布 体 系 白砂 糖 流 化床 中颗 粒 不 是 按 粗 细 理 想 地 分 布 ， 而 是 带有 随 机性 于 是根据 白砂 糖 颗 粒 的固有特 点和 流 态化 特 征 ， 应 用 过 程 建 立 了描 述 白砂 糖 流 态 化 的随机 模 型 这 种 随机 模 型 认 为 ， 床 中颗 粒 既 有 向上 运 动 的可 能 ， 也 有 向下 沉 降 的可 能 ， 颗 粒 运 动 具 有 随机 性 ， 可 用 链 表 示 随机 运 动 概 率 ， 预 测 在 稳 态 下 宽粒 度 体 系 沿 床 高 的质 量 分 布 文献 将 布 朗运 动 模 型 和 随机步行 理 论 拓 展 应 用 于 快速 流 化 床 中颗 粒 的运 动 ， 认 为 空 隙度 满足 球 一 方 程 ， 导 出 了轴 向空 隙度 分 布 的表 达 式 对 于 稀 相 ， 一 扩 一 宁一‘ 对 于 浓 相 ， 。 一 旦尹一 似 其 中 ， 扩为 稀 相 中 的 空 隙 率 ， 乱 为 浓 相 中 的 空 隙 率 ， ，为快 速 床 的床 层 高 度 ， 为特 征 长 度 为 了把 涨 落 的特 性 引入 理 论 分 析 的框 架 内 ， 以便 更 好 地 了解 在 分 支 点 附近 涨 落 的一 般 行 为 和 作 用 ， 目前 大 体 上 有 两 种 途 径 ‘圳 一 是 临 界 动 力 学 方 法 二 是 采 用 多变 量 方 程 的办 法 在 临界动 力 学 方 法 中 ， 通 过 在宏 观 的反应一扩 散 方 程 的 右 边 加 上 一 项 适 当 的 随 机 项 力 ， 从 而得 到 某 类 随机微 分 方 程 ， 然 后 在 局 域 平 衡 假 设 的基 础 上 建 立 一 种 类 似 于 平 衡 相 变 理 论 中 的 一 位 函 数 ， 于 是 利用 平 衡 相 变 理 论 中的方 法研 究各种 涨 落 的行 为 在 多变 量 方 程 的方 法 中 ， 首先 设 想 把 宏 观 体 系 分成 许 多 小体积 元 ， 每 个 小体 积 元 在 微观 上保 持足够 大 ， 具 体 分 析 每个 小 体 积 元 之 内涨落 的行 为 对 流 态 化 系 统 的其 他 理 论研 究 运 用 复 杂 性 参 数 对 气 固 流 化 床 压 力 脉 动 信 号进行 分 析 结 果 表 明 ， 在 起 始 流 化 至 鼓 泡 转变 的 过 程 中 ， 气 一 固 体 系 会 进 行 一 种 所 谓 的 “ 重 构 ” ， 而 气 泡 的存 在 是 影 响压 力 脉 动 信 号 复杂 性 的重 要 因素 复 杂 性 参 数 能 明确 地 指 示 固定床 、 鼓 泡 流 化 及 湍 动 流化 等不 同流 型 的转变 ， 为流 型 识 别提 供 了 新 思 路网 分 形 技 术 是 非 线性 研 究 中 的一 个 分支 ， 基 于 分 形 技 术研 究气 固流 化 床 从 固 定 床 向流 态 化 床 转 变 过 程 中压 力信 号 的有 关 特 性 结 果表 明 ， 信 号 的 指 数 在起 始 流 化速 度 附近 有 一 个 强劲 的峰值 ， 运 用 指 数 可进 行 流 化 速 度估计 阴 文 献 「 在双 流 体模 型 中对 两 相 流动 微 分 方 程 的解 进 行 了几 何 拓 扑分 析 ， 论述 了在 相 空 间 中 奇 点 出现 的条件 、 奇 点位 置 及 类 型 结 语 随着流态 化 技 术 的广 泛 应 用 ， 流 态 化 理 论 研 究得 到 了不 断 的发展 ， 并 成 为 一 门独 立 学 科 然 而 ， 作 为 一 门新 兴 的学科 ， 无 论 在 理 论 体 系 的建 立 和 完 善 上 ， 还 是 在 实 际应 用 方 面 ， 都 有 很 多 问 题 鱼 待解 决 除 了流 态 化 机 理 本 身 十 分 复 杂 ， 可 供选 择 的实验研 究方 法 受 到 限制 的 因素外 ， 理 论 研 究 不 足 是 一 个 主 要 的原 因 因此 ， 在 已 有 的理 论 和 实验研 究基础 上 ， 开拓 新 的理 论方 法 揭 示 流 态 化 系 统 的本 质 规 律 ， 建 立 合 理 的数 学 模 型 ， 是 一 项 极 为重 要 的工 作 参 考 文 献 戴维森 ， 哈里 森 流态 化 四 北 京二科 学 出版社 ， 国井 大 藏 ， 列 文 斯 比尔 流 态化 工 程 【 」北 京 石 油 化 学 工 业 出版 社 ， ， ， 「 ， ， 金 涌 ， 祝 京旭 ， 汪 展文 ， 俞 芷 青 流态 化 工 程 原理 北 京 清 华大 学 出版 社 ， 陈 学俊 多相 流 热 物理 研 究的进展 西 安 交通 大 学 学报 ， ， 淮 秀 兰 ， 王 立 ， 倪 学 梓 粒 状 物料 干 燥 过程 中的传 热