Geometrical and hydrodynamical study of gas jets in packed and fluidized beds using magnetic resonance
Geometrical and hydrodynamical study of gas jets in packed and fluidized beds using magnetic resonance
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使用磁共振对填充床和流化床中气体射流进行几何和流体动力学研究
DOI：
10.1002/cjce.20191
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发表时间：
2009
影响因子：
2.1
通讯作者：
A. Sederman
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
C. Müller;D. Holland;J. Davidson;J. S. Dennis;L. Gladden;A. Hayhurst;M. Mantle;A. Sederman
利用磁共振成像技术对空气流化颗粒三维床分布器上方的颗粒和气体的运动进行了成像。使用了三种不同的分布器：(i)单孔分布器，孔径为1.0 - 4.0 mm; （ii）板，钻有79个三角形孔阵列，每个孔的直径为0.35 mm，中心喷嘴包含直径为1.0,2.5或9.0 mm的单孔；（iii）分布器，有两个或三个孔，直径为1.0或2.5 mm。事实证明，从MR图像中提取几何信息（例如射流的长度）是可能的，每张图像平均超过5分钟。此外，报告还阐明了为什么报告的飞机长度存在如此大的差异。流态化状态、“启动”过程和孔的数量都在确定射流穿透床层的测量距离方面起着重要作用。所观察到的空洞是否代表永久的喷流或气泡流的问题被考虑。来自超快MR测量的证据强烈表明，在多孔分布器中，只有来自一个孔的射流的下部是永久的；在喷气机的顶部形成气泡。因此，每个射流的顶部都是短暂的。然而，当颗粒床未流化时，单孔的大部分射流都是永久空腔。利用量纲分析成功地将射流长度与操作变量相关联。最后，用高分辨率磁共振测量了单个射流周围粒子的流动。
Magnetic resonance (MR) was used to image the motion of particles and gas just above the distributor of 3D beds of particles fluidized by air. Three different distributors were used: (i) a single-orifice distributor, with orifice diameters 1.0–4.0 mm, (ii) a plate, drilled with a triangular array of 79 holes, each of 0.35 mm diameter, with a central nozzle containing a single hole of diameter 1.0, 2.5, or 9.0 mm, (iii) distributors with two or three orifices and diameters of 1.0 or 2.5 mm. It proved possible to extract geometrical information, such as the length of a jet, from MR images, each averaged over ∼5 min. Also, light was shed on the question of why is there such a discrepancy between reported jet-lengths. The fluidization state, the “start-up” procedure and also the number of holes all play a significant role in determining the measured distance a jet penetrates into a bed. The question as to whether the observed voids represent permanent jets or streams of bubbles was considered. The evidence from ultra-fast MR measurements strongly suggests that only the lower part of a jet from an orifice in a multi-orifice distributor is permanent; bubbles form at the top of the jet. Consequently, the top of each jet is transient. However, most of the jet from a single orifice is a permanent cavity when the bed of particles is not fluidized. The length of a jet was successfully correlated with operating variables using dimensional analysis. Finally, the flow of particles around a single jet was measured with high resolution MR.
La resonance magnetique (RM) a servi pour illustrer le deplacement des particules et des gaz au-dessus du distributeur de lits de particules fluidisees par l'air en trois dimensions. On a utilise trois distributeurs differents: (i) un distributeur a orifice unique dont les diametres des orifices varient entre 1 et 4 mm, (ii) une plaque percee d'un reseau triangulaire de 79 trous d'un diametre de 0,35 mm avec une buse centrale comportant un trou unique d'un diametre de 1, 2,5 ou 9 mm et (iii) des distributeurs munis de deux ou trois orifices de 1 ou 2,5 mm de diametre. Il s'est avere possible d'extraire des informations geometriques, comme la longueur d'un jet, a partir d'images prises par RM, de moyenne superieure a 5 minutes chacune. On a egalement eclairci la question sur le grand ecart entre les longueurs de jet observees. L'etat de fluidisation, la procedure de mise en marche et aussi le nombre de trous jouent tous un role important dans la determination de la distance de penetration mesuree d'un jet dans un lit. On a etudie la question de savoir si les vides observes representent des jets permanents ou des flots de bulles. La preuve obtenue a partir de mesures par RM ultra-rapides porte fortement a croire que seule la partie inferieure d'un jet provenant d'un orifice d'un distributeur a orifices multiples est permanente; des bulles se forment sur le dessus du jet. Par consequent, le dessus de chaque jet est transitoire. Cependant, la majeure partie du jet provenant d'un seul orifice est une cavite permanente lorsque le lit de particules n'est pas fluidise. On est parvenu a mettre la longueur d'un jet en correlation avec des variables de fonctionnement au moyen de l'analyse dimensionnelle. Enfin, on a mesure le flux de particules autour d'un jet unique au moyen de la RM a haute resolution. Numeros dans le Systeme de reperage de l'information PACS: 45,70.-n, 47,55.Kf, 83,85.Fg