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

  更多相關(guān)文章： 超臨界CFB鍋爐 氣固兩相流動(dòng) 曳力模型 數(shù)值研究

【摘要】：超臨界循環(huán)流化床(CFB)技術(shù)是一項(xiàng)高效、低污染的潔凈燃燒枝術(shù),具有良好發(fā)展前景。但是由于鍋爐結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)氣固兩相流動(dòng)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(chǎng)、床內(nèi)傳熱量等。所以對(duì)超臨界CFB鍋爐的氣固流動(dòng)的研究是當(dāng)今重要的研究方向。對(duì)大型CFB鍋爐內(nèi)流動(dòng)過(guò)程建立基本的數(shù)學(xué)模型以及對(duì)內(nèi)部復(fù)雜的氣固流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,能夠精確地預(yù)測(cè)整個(gè)CFB鍋爐內(nèi)部性能,為鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供有效的技術(shù)支持,對(duì)促進(jìn)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(dòng)模型方法、重點(diǎn)分析了湍流模型、顆粒動(dòng)理學(xué)理論以及雙流體模型中的曳力模型。其次,針對(duì)CFB上升管,利用歐拉-歐拉氣固兩相流動(dòng)模型進(jìn)行數(shù)值模擬,驗(yàn)證了模型的有效性。分別采用不同曳力、湍流模型及恢復(fù)系數(shù)來(lái)分析CFB上升管中的氣固流動(dòng)模擬的準(zhǔn)確性,并研究了不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)流動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明：當(dāng)只考慮提升管稀相區(qū)固相的濃度與速度或者顆粒團(tuán)聚作用較小時(shí),Gidaspow模型可以作為曳力模型進(jìn)行模擬計(jì)算。應(yīng)用離散湍流模型也可以預(yù)測(cè)提升管氣固兩相流動(dòng)特性。顆粒粒徑越大,顆粒沿軸向的空隙率相對(duì)均勻,反之軸向速度分布越不均勻；一次風(fēng)速變大,顆粒空隙率降低,截面上的顆�？障堵史植稼呌诰鶆颍淮矊佣逊e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(dòng)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(fēng)速及顆粒粒徑對(duì)流動(dòng)特性的影響,結(jié)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(dòng)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(fēng)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�。恢行沫h(huán)內(nèi)固相速度上升的幅度高于爐膛壁面處。
【關(guān)鍵詞】：超臨界CFB鍋爐 氣固兩相流動(dòng) 曳力模型 數(shù)值研究
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)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?jī)?nèi)容18-20
• 2 歐拉-歐拉氣固兩相流動(dòng)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(dòng)量守恒方程20-21
• 2.1.3 湍流方程21-26
• 2.2 顆粒動(dòng)理學(xué)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(jì)算方法30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 3 提升管實(shí)驗(yàn)裝置流動(dòng)過(guò)程的數(shù)值研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 計(jì)算模型及邊界條件32-33
• 3.2.1 計(jì)算條件32-33
• 3.2.2 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格33
• 3.3 模擬結(jié)果驗(yàn)證33-36
• 3.4 三種曳力模型下上升管流動(dòng)模擬準(zhǔn)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(fù)系數(shù)對(duì)上升管流動(dòng)特性模擬準(zhǔn)確性的影響40-41
• 3.6 湍流模型對(duì)上升管流動(dòng)特性模擬準(zhǔn)確性的影響41-42
• 3.7 運(yùn)行參數(shù)對(duì)上升管流動(dòng)特性的影響42-46
• 3.7.1 顆粒直徑對(duì)上升管流動(dòng)特性的影響42-43
• 3.7.2 一次風(fēng)速對(duì)提升管流動(dòng)特性的影響43-45
• 3.7.3 物料堆積高度對(duì)提升管流動(dòng)特性的影響45-46
• 3.8 本章小結(jié)46-47
• 4 660MW超臨界CFB鍋爐爐膛氣固流動(dòng)模擬研究47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 計(jì)算模型及主要參數(shù)47-51
• 4.2.1 CFB鍋爐結(jié)構(gòu)47-49
• 4.2.2 幾何模型49-50
• 4.2.3 計(jì)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(dòng)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(yùn)行參數(shù)對(duì)CFB鍋爐流動(dòng)特性的影響58-63
• 4.4.1 一次風(fēng)速對(duì)爐內(nèi)流動(dòng)的影響58-61
• 4.4.2 顆粒粒徑對(duì)爐內(nèi)流動(dòng)的影響61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-66
• 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄 主要符號(hào)70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 祁海鷹;戴群特;陳程;;大型流態(tài)化多相流數(shù)值模擬的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題——曳力模型的理論分析[J];力學(xué)與實(shí)踐;2014年03期

2 王振波;張玉春;徐春明;;不同曳力模型及顆粒碰撞恢復(fù)系數(shù)對(duì)短接觸旋流反應(yīng)器內(nèi)氣固流場(chǎng)的影響[J];化工學(xué)報(bào);2014年06期

3 周星龍;程樂(lè)鳴;夏云飛;王勤輝;岑可法;謝建文;周棋;聶立;;600MW循環(huán)流化床鍋爐水冷壁和中隔墻傳熱特性[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年02期

4 Bona Lu;Nan Zhang;Wei Wang;Jinghai Li;;Extending EMMS-based models to CFB boiler applications[J];Particuology;2012年06期

5 李斌;李建鋒;呂俊復(fù);盛建華;張全勝;堯國(guó)富;王元;朱超;黃海濤;;我國(guó)大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀[J];鍋爐技術(shù);2012年01期

6 王超;程樂(lè)鳴;周星龍;鄭成航;王勤輝;駱仲泱;周棋;聶立;;600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛氣固流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2011年14期

7 林亮成;鄭忠;陳偉;張晉;;不同曳力模型對(duì)鼓泡床內(nèi)氣固兩相流的模擬研究[J];化學(xué)反應(yīng)工程與工藝;2010年05期

8 王再嵐;智穎飆;張東海;邱愛(ài)軍;韓雪;李靜敏;;我國(guó)煤炭資源稟賦與國(guó)際儲(chǔ)量格局分析[J];中國(guó)人口·資源與環(huán)境;2010年S1期

9 孫獻(xiàn)斌;李志偉;時(shí)正海;黃中;蔣敏華;;自主研發(fā)600MW超臨界CFB鍋爐的設(shè)計(jì)研究[J];中國(guó)電力;2009年11期

10 Ernst-Ulrich Hartge;Lars Ratschow;Reiner Wischnewski;Joachim Werther;;CFD-simulation of a circulating fluidized bed riser[J];Particuology;2009年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 周星龍;600MW循環(huán)流化床鍋爐爐膛氣固流動(dòng)和受熱面?zhèn)鳠岬难芯縖D];浙江大學(xué);2012年

2 李飛;流態(tài)化脫硫反應(yīng)過(guò)程的湍流氣固兩相相互作用的研究[D];清華大學(xué);2009年

3 華玉龍;循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)、傳熱和燃燒模型[D];華中科技大學(xué);2005年

4 呂俊復(fù);超臨界循環(huán)流化床鍋爐水冷壁熱負(fù)荷及水動(dòng)力研究[D];清華大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王超;600MW超臨界CFB鍋爐爐膛氣固流動(dòng)特性的數(shù)值模擬研究[D];浙江大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：865051