1盲管高度对压降的影响分析
1.1盲管高度与T型弯头压力的关系
为了进一步分析盲管高度对T型弯头压降的影响，在相同的入口颗粒浓度和入口气速条件下，测量了提升管T型弯头上的4个点的压力随盲管高度的变化，结果见图6。实验表明沿着提升管，由测量点1到测量点3压力逐渐增大，在测量点3处的压力达到最大值。但由测量点3到测量点4，压力是降低的。测量点4的压力均小于测量点1的压力。当盲管高度H较小时，压力梯度较大；当盲管高度H较大时，压力变化较平缓，压力梯度较小。
1.2T型弯头的压降分析
提升管内上行催化剂颗粒在流经T型出口结构时，部分催化剂颗粒由于惯性作用在盲管区域产生了催化剂颗粒的堆积，在盲管内形成一个高颗粒浓度颗粒悬浮区。这种悬浮的催化剂颗粒依靠上行的气流的托举，消耗了上升气流的能量。另一方面，部分进入盲管的颗粒，需要折返180o再转向90o进入水平管，也增加了局部的阻力损失。根据图6，提升管和T型弯头的压力分布示意图见图7。提升管下部的气固两相流是正压差流动（AB段），压力逐渐减小，气固两相的速度增大，是正压力梯度流动。进入提升管出口区域后，压力开始增大，颗粒速度也开始减小（BC段），到C点压力达到最低。此时气固两相的速度动压转变为静压，压力开始增大，一直延续到盲管的顶部（CDE段），形成了一个负压梯度流动区。在盲管部分，气固两相的速度急速降低，转换为静压，导致盲管的静压显著增大。盲管的高度越大，造成颗粒减速区域越长，颗粒速度的变化越慢，C点的位置越低，负压流动区域CE也越长，整个负压流动区的负压差值也越大。相反，盲管高度越小，颗粒减速区域越短，颗粒速度的变化越快，C点的位置相对增高。实验中T型弯管的压降△P是入口测量1点压力Pi与出口测量点4压力Po的差值。对于1点压力Pi，是负压流动区的一点，T型盲管的高度越大，1点距压力转折点C越远，Pi值也越小。虽然4点压力Po随盲管的高度增加而减小，但测量1点压力Pi与出口测量点4压力Po的差值是减小的，结果T型弯头的压降随盲管高度的增加而减小。
2T型弯头盲管的约束作用
T型弯头对提升管出口气固两相流的约束表现为提升管轴向空隙率呈现“C”型分布，同时提升管的压力也呈“C”型分布。在T型弯头内，来自提升管的高速气固两相流，由垂直运动急转成水平运动。对于气体而言，由于盲管部分是一个滞留区，来自提升管的气流大部分气流转向水平管流出，但少部分气流在惯性作用下进入盲管区域，然后再转向流向水平管。盲管高度越长，这部分气流的量也越大。对于颗粒而言，提升管内的是气体携带颗粒运动的，但到达提升管顶部时，颗粒在惯性作用下，大部分颗粒脱离流线运动到盲管区域，在顶部形成颗粒堆积，然后再折流而下流向水平管，少部分颗粒直接转向流进水平管。根据上述压力分布和颗粒的流动形态，可以将提升管压力增大区域定义为负压约束区，以下区域是正压加速区，见图8。正压加速区的特点是压力逐渐减小，压力梯度为正，颗粒加速上行；负压约束区的特点是压力增大，压力梯度为负。在负压约束区，根据颗粒的流动方向变化，又可以划分为无返混减速区、局部返混区、出口流出区、盲管全返混区，见图8。在无返混减速区，颗粒的速度降低，动能减小，压力增大，气固两相是单向流动的；在局部返混区，由于存在着外侧的下行颗粒返混和内侧气流转向的涡流作用造成的颗粒返混，导致上行颗粒的流通面积减小，上行颗粒速度增大；在出口流出区，流出的颗粒来源于部分上行运动的颗粒，部分下行返混的颗粒，还有部分颗粒横向随气流直接流出弯头；在盲管全返混区，进入盲管的上行颗粒又全部返回下行。当盲管高度H较小时，负压约束区短，其中颗粒上行时缓冲距离较小，减速的距离短，颗粒与弯头顶部碰撞剧烈，颗粒返混强烈，盲管顶端的压力值较大。当盲管高度H较大时，负压约束区长，上行颗粒缓冲距离增大，颗粒与弯头顶部碰撞剧烈程度减小，颗粒返混变弱，顶端的压力值也随之降低。在负压约束区内，上行颗粒的能量一方面需要维持颗粒的上行运动，另一方面需要平衡来自上部的颗粒返混下行，导致了压力沿轴向的增大，提升管压力呈“C”型分布。盲管的高度较小时，悬浮的颗粒量比较少，负压约束区比较短，约束作用不强，提升管颗粒浓度和压力的“C”型分布不明显。盲管的高度较大时，悬浮的颗粒量比较大，返混的气量和颗粒比较多，负压约束区随之增长，导致提升管的颗粒浓度和压力呈现更明显的“Ｃ”形分布，形成强约束作用。盲管的高度越大，堆积的颗粒量越大，这种影响也越明显，约束作用也越强。当气固两相流进入水平管后，垂直流动转为水平流动，气体和颗粒的速度逐渐提高，压力开始下降，是一种正压差流动。
3结论
(1)提升管出口T型弯头的压降与入口颗粒浓度呈线性关系，与入口速度成二次方关系；由于变径管流作用，T型弯头的压降随出口管直径的减小显著上升。(2)提升管出口T型弯头的压降随盲管高度增大先是明显减小，然后趋于平缓。而产生这种现象的主要原因是盲管高度的变化影响了提升管顶部区域的压力分布，使T型弯头的入口压力随盲管高度的增加而降低。(3)根据提升管T型弯头出口区域的压力分布和颗粒的流动形态，可以划分为正压加速区和负压约束区，其中负压约束区又可以划分为无返混减速区、局部返混区、出口流出区、盲管全返混区。由于T型弯头盲管的约束作用，使盲管内压力明显升高，造成提升管内的颗粒压力都呈现“C”型分布，盲管高度的增加使得颗粒返混量增大，负压约束区增长，约束作用增强，这种“C”形分布越明显。
作者：汪贵磊 陈勇 严超宇 魏耀东 单位：中国石油大学重质油国家重点实验室
