本文關鍵詞：660MW超臨界CFB鍋爐爐內(nèi)氣固流動特性的數(shù)值研究

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【摘要】：超臨界循環(huán)流化床(CFB)技術是一項高效、低污染的潔凈燃燒枝術,具有良好發(fā)展前景。但是由于鍋爐結構的復雜性,導致爐內(nèi)氣固兩相流動的多樣性與非線性,從而影響爐內(nèi)水冷壁磨損、燃燒溫度場、床內(nèi)傳熱量等。所以對超臨界CFB鍋爐的氣固流動的研究是當今重要的研究方向。對大型CFB鍋爐內(nèi)流動過程建立基本的數(shù)學模型以及對內(nèi)部復雜的氣固流動過程進行數(shù)值模擬,能夠精確地預測整個CFB鍋爐內(nèi)部性能,為鍋爐的設計和運行提供有效的技術支持,對促進大型CFB鍋爐的發(fā)展是十分必要的。本文首先介紹了歐拉-歐拉氣固兩相流動模型方法、重點分析了湍流模型、顆粒動理學理論以及雙流體模型中的曳力模型。其次,針對CFB上升管,利用歐拉-歐拉氣固兩相流動模型進行數(shù)值模擬,驗證了模型的有效性。分別采用不同曳力、湍流模型及恢復系數(shù)來分析CFB上升管中的氣固流動模擬的準確性,并研究了不同運行參數(shù)對流動特性的影響。結果表明：當只考慮提升管稀相區(qū)固相的濃度與速度或者顆粒團聚作用較小時,Gidaspow模型可以作為曳力模型進行模擬計算。應用離散湍流模型也可以預測提升管氣固兩相流動特性。顆粒粒徑越大,顆粒沿軸向的空隙率相對均勻,反之軸向速度分布越不均勻；一次風速變大,顆�？障堵式档�,截面上的顆�？障堵史植稼呌诰鶆�；床層堆積高度變大,截面的顆粒濃度增大。最后,本文研究了660MW超臨界CFB鍋爐爐膛氣固流動分布特性,分析了爐膛內(nèi)氣固兩相壓力、濃度以及速度等分布規(guī)律,并研究一次風速及顆粒粒徑對流動特性的影響,結果表明：顆粒濃度沿著爐膛高度方向呈現(xiàn)上稀下濃分布,在爐膛截面上,顆粒濃度呈現(xiàn)典型的“環(huán)-核”流動狀態(tài)；爐膛床壓隨爐膛高度呈現(xiàn)反指數(shù)函數(shù)變化；顆粒速度呈現(xiàn)中心區(qū)域高,邊壁區(qū)域低的分布規(guī)律,爐膛雙褲衩腿內(nèi)固相速度呈現(xiàn)“M”型分布。一次風速的變大,雙褲衩腿內(nèi)壓降比較劇烈,在靠近爐膛頂部區(qū)域內(nèi)的壓力變化則很平緩；稀相區(qū)顆粒濃度和速度逐漸增加,雙褲衩腿內(nèi)的濃度變化則很平緩。顆粒直徑的變大,爐膛雙褲衩腿內(nèi)壓力變化較小,爐膛上部壓力逐漸降低；雙褲衩腿內(nèi)顆粒濃度持續(xù)增大,而稀相區(qū)顆粒濃度則變化較��；中心環(huán)內(nèi)固相速度上升的幅度高于爐膛壁面處。
【關鍵詞】：超臨界CFB鍋爐 氣固兩相流動 曳力模型 數(shù)值研究
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK229.66
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 超臨界CFB鍋爐研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 CFB氣固兩相流模型研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 2 歐拉-歐拉氣固兩相流動模型方法20-32
• 2.1 基本控制方程20-26
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程20
• 2.1.2 氣固相動量守恒方程20-21
• 2.1.3 湍流方程21-26
• 2.2 顆粒動理學模型26-30
• 2.2.1 顆粒擬溫度方程26-27
• 2.2.2 顆粒粘度模型27
• 2.2.3 顆粒壓力模型27-28
• 2.2.4 曳力模型28-30
• 2.3 外循環(huán)UDF模型30
• 2.4 CFD計算方法30-31
• 2.5 本章小結31-32
• 3 提升管實驗裝置流動過程的數(shù)值研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 計算模型及邊界條件32-33
• 3.2.1 計算條件32-33
• 3.2.2 結構化網(wǎng)格33
• 3.3 模擬結果驗證33-36
• 3.4 三種曳力模型下上升管流動模擬準確性探討研究36-40
• 3.4.1 曳力系數(shù)分析36-37
• 3.4.2 顆粒軸向濃度分布37-38
• 3.4.3 顆粒徑向濃度分布38-39
• 3.4.4 顆粒軸線上的分布39-40
• 3.5 恢復系數(shù)對上升管流動特性模擬準確性的影響40-41
• 3.6 湍流模型對上升管流動特性模擬準確性的影響41-42
• 3.7 運行參數(shù)對上升管流動特性的影響42-46
• 3.7.1 顆粒直徑對上升管流動特性的影響42-43
• 3.7.2 一次風速對提升管流動特性的影響43-45
• 3.7.3 物料堆積高度對提升管流動特性的影響45-46
• 3.8 本章小結46-47
• 4 660MW超臨界CFB鍋爐爐膛氣固流動模擬研究47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 計算模型及主要參數(shù)47-51
• 4.2.1 CFB鍋爐結構47-49
• 4.2.2 幾何模型49-50
• 4.2.3 計算模型及邊界條件50-51
• 4.3 660MW超臨界CFB鍋爐爐膛內(nèi)氣固兩相流的流動特性51-58
• 4.3.1 顆粒濃度分布51-55
• 4.3.2 軸向壓力降分布55-56
• 4.3.3 顆粒速度分布56-58
• 4.4 運行參數(shù)對CFB鍋爐流動特性的影響58-63
• 4.4.1 一次風速對爐內(nèi)流動的影響58-61
• 4.4.2 顆粒粒徑對爐內(nèi)流動的影響61-63
• 4.5 本章小結63-65
• 結論65-66
• 展望66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄 主要符號70-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻】

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本文編號：865051