鼓泡-噴動(dòng)流化床反應(yīng)器具有氣固相間接觸效率高、熱質(zhì)傳遞速率快、適用于粗顆粒流化等特點(diǎn),在固體燃料氣化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,極具發(fā)展?jié)摿�。反�?yīng)器內(nèi)氣固流動(dòng)、熱質(zhì)傳遞和氣化反應(yīng)三者間的高度耦合,給傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。因此,越來(lái)越多學(xué)者采用數(shù)值模擬的方法來(lái)研究并揭示氣固流動(dòng)、傳熱及反應(yīng)三者間的相互作用規(guī)律。本文采用歐拉-拉格朗日和歐拉-歐拉數(shù)值模擬方法,系統(tǒng)探究反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)（流化氣進(jìn)口開度）和操作參數(shù)（噴動(dòng)氣速、流化氣速、顆粒密度-粒徑、輕質(zhì)顆粒質(zhì)量分率及細(xì)顆粒質(zhì)量分率）對(duì)鼓泡-噴動(dòng)流化床生物質(zhì)氣化過(guò)程中氣固流動(dòng)、傳熱及氣化反應(yīng)特性的影響,主要研究工作總結(jié)為以下三個(gè)方面:1. 采用CFD-DEM（Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method）方法,系統(tǒng)考察了操作參數(shù)對(duì)鼓泡-噴動(dòng)流化床反應(yīng)器氣固流動(dòng)時(shí)均特性,周期特性及混合特性的影響。研究結(jié)果表明:（1）隨著噴動(dòng)氣速的增加,顆粒循環(huán)速率顯著提高;隨著流化氣速的增加,環(huán)隙區(qū)顆粒床層整體的流動(dòng)性增強(qiáng),而隨著顆粒密度或顆粒粒徑的增加,環(huán)隙區(qū)顆粒床層整體的流動(dòng)性降低;同時(shí),適當(dāng)增加小而... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文研究技術(shù)路線圖

第2章數(shù)值模型及分析方法13,,(2-25)式(2-25)中，為修正因子，用于修正粒徑分散程度對(duì)曳力影響；且,計(jì)算采用的式(2-22)中，顆粒粒徑替換為。由下式計(jì)算：0.064(2-26)由下式計(jì)算：∑,∑,(2-27)其中，為粒徑比率，且,。2.1.3.2顆粒碰撞模型氣固流化體系內(nèi)顆粒的存在一方面阻礙流體的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，另一方面使得顆粒-顆粒或顆粒-壁面之間發(fā)生碰撞。顆粒間的相互作用對(duì)整個(gè)流化體系固相運(yùn)動(dòng)特性影響較大，使得整個(gè)流化體系固相運(yùn)動(dòng)特性表現(xiàn)為碰撞接觸為主導(dǎo)的流動(dòng)特征。因此，顆粒碰撞行為的精確捕捉是密相流化體系CFD-DEM耦合模擬計(jì)算成功的關(guān)鍵�？紤]到實(shí)際密相流化設(shè)備內(nèi)顆粒間的碰撞十分頻繁，且顆粒間多進(jìn)行多體碰撞，本文CFD-DEM采用軟球碰撞模型，該模型一般采用彈簧阻尼系統(tǒng)模擬顆粒動(dòng)態(tài)接觸碰撞過(guò)程，如圖2-1所示。圖2-1軟球顆粒碰撞模型示意圖Figure2-1Schematicofsoft-spherecollisionmodel.

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文16過(guò)Ranz-Marshall[71]或Gun[72]模型關(guān)聯(lián)計(jì)算。Gun模型更適合顆粒流，且該模型的適用于條件為：孔隙（0.35）且及雷諾數(shù)小于10。Li和Mason[73]的瞬態(tài)熱傳遞研究表明Ranz模型適合于顆粒雷諾數(shù)小于200的情況。因此他們提出了顆粒雷諾數(shù)在不同情況下的努塞特?cái)?shù)表達(dá)式：20.6// 200 20.50.02. 200150024.5. 1500(2-42)式(2-42)中，為對(duì)流傳熱指數(shù)，一般取3.5。Gun模型中努塞特?cái)?shù)的計(jì)算公式如下：710510.7.1.332.41.2.(2-43)式(2-43)中，計(jì)算公式以由式(2-21)給出，為普朗特?cái)?shù)，其計(jì)算式如下：,(2-44)本文采用在CFD-DEM中最為廣泛應(yīng)用的Li和Mason模型。(2)顆粒-顆粒導(dǎo)熱模型一般而言，顆粒-顆粒在氣固流化床中可以忽略不計(jì)，但對(duì)于鼓泡-噴動(dòng)流化床環(huán)隙區(qū)的顆粒速度小，顆粒體積分率大，顆粒間碰撞較為劇烈且頻繁，因此需要考慮顆粒間碰撞接觸導(dǎo)熱。圖2-2顆粒-顆粒接觸導(dǎo)熱示意圖Figure2-2Schematicofcontactheatconductionbetweenparticles.本文顆粒-顆粒間接觸導(dǎo)熱模型采用最為廣泛的Batchelor和O’Brien模型[74]計(jì)算(如圖2-2所示)：


本文編號(hào)：3011936