本文關(guān)鍵詞：基于均勻多孔介質(zhì)模型的氧化床阻力特性數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 煤礦乏風(fēng)由于濃度低、氣量大和富集難等特點(diǎn),一般直接排放到大氣中,這樣不僅造成資源浪費(fèi)而且引起溫室效應(yīng)、破壞臭氧層造成環(huán)境污染。乏風(fēng)熱氧化裝置可以有效氧化乏風(fēng)并回收其中的熱量,而由蓄熱陶瓷體填充的氧化床是其氧化裝置的主要能耗之一,本文基于CFD方法對(duì)蓄熱氧化床進(jìn)行流動(dòng)和傳熱過(guò)程的模擬研究,為蜂窩陶瓷蓄熱體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取、優(yōu)化和合理填充尋求理論指導(dǎo)依據(jù)。論文的主要內(nèi)容如下： 1.為了選用合適的蓄熱陶瓷體填充乏風(fēng)氧化床,首先對(duì)方形、圓管形和六邊形蓄熱陶瓷體的幾何結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行理論分析,得出特征尺寸對(duì)蓄熱陶瓷體孔隙率和比表面積的影響規(guī)律。然后利用FLUENT軟件對(duì)方形、圓管形和六邊形蓄熱陶瓷體進(jìn)行模擬,得出在相同孔密度和孔隙率下,選用方形孔可以獲得較好的蓄熱能力,選用圓管形和六邊形孔可以降低其壓強(qiáng)損失；在同孔隙率、比表面積和當(dāng)量直徑條件下,方形陶瓷體的阻力損失較低,六邊形陶瓷體的傳熱效率較高,但是方形陶瓷的氣固界面的傳熱流量比六邊形的大。 2.基于自行開(kāi)發(fā)的煤礦乏風(fēng)熱逆流氧化試驗(yàn)裝置,采用多孔介質(zhì)均質(zhì)模型,建立了煤礦乏風(fēng)蓄熱逆流氧化的控制方程組和化學(xué)反應(yīng)方程,模擬研究了氧化床運(yùn)行參數(shù)、蜂窩陶瓷的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物性參數(shù)對(duì)氧化床的流動(dòng)阻力和出口溫度的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明：在氣流方向切換瞬間,氧化床的壓強(qiáng)損失瞬時(shí)增大,經(jīng)過(guò)1～2s后趨于穩(wěn)定；隨著進(jìn)入氧化床的乏風(fēng)氣體表觀速度的增加,壓強(qiáng)損失和出口溫度都增加；乏風(fēng)甲烷濃度對(duì)壓強(qiáng)損失影響較�。惶岣叻涓C陶瓷的孔隙率,可以有效降低阻力損失,但是蓄熱能力明顯下降；提高比熱容,有利于氧化裝置穩(wěn)定運(yùn)行；隨著當(dāng)量直徑的增加,壓強(qiáng)損失顯著降低。 3.對(duì)現(xiàn)有的六邊形蓄熱陶瓷體和方形陶瓷體組成的氧化床進(jìn)行模擬研究,結(jié)果表明方形蜂窩陶瓷氧化床的壓強(qiáng)損失大于六邊形陶瓷氧化床的,但出口溫度較低�；趯�(duì)氧化床軸向方向上的溫度、速度和壓強(qiáng)曲線的分析決定采用組合氧化床,上下端部為當(dāng)量直徑較小、吸放熱熱能力較強(qiáng)的方孔蜂窩陶瓷,中部采用當(dāng)量直徑大、流通阻力小的六邊蜂窩陶瓷。最后對(duì)組合氧化床的七種方式進(jìn)行模擬,并分析壓強(qiáng)損失和出口溫度曲線,結(jié)果表明：六邊形陶瓷長(zhǎng)度在1.05m左右可以有效降低蓄熱氧化床的阻力損失,而且出口溫度也在允許的范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：煤礦乏風(fēng) 蜂窩陶瓷體 蓄熱氧化床 阻力損失 多孔介質(zhì) CFD軟件
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TD71
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-9
• 主要符號(hào)9-11
• 第一章 引言11-20
• 1.1 課題研究的背景和意義11-12
• 1.2 礦井乏風(fēng)熱氧化裝置及其氧化床12-19
• 1.2.1 煤礦乏風(fēng)氧化技術(shù)12-13
• 1.2.2 礦井乏風(fēng)熱氧化裝置13-15
• 1.2.3 蓄熱氧化床15-16
• 1.2.4 蓄熱氧化床的阻力研究16-19
• 1.3 蓄熱氧化床存在的問(wèn)題19
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 蜂窩陶瓷體結(jié)構(gòu)分析及模擬20-36
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)軟件簡(jiǎn)介20-25
• 2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)介紹20-21
• 2.1.2 CFD軟件及主要功能21
• 2.1.3 FLUENT軟件包介紹21-22
• 2.1.4 FLUEN軟件包及工程應(yīng)用背景22-23
• 2.1.5 FLUENT解決流動(dòng)傳熱耦合問(wèn)題的步驟23-25
• 2.2 蜂窩陶瓷體幾何結(jié)構(gòu)分析25-28
• 2.3 蜂窩陶瓷體流動(dòng)和傳熱性能模擬28-35
• 2.3.1 相同孔密度和孔隙率28-32
• 2.3.2 相同孔隙率和比表面積32-34
• 2.3.3 蓄熱氧化床蜂窩陶瓷體的選取34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 氧化床模型的建立與求解方法36-46
• 3.1 多孔介質(zhì)的概念及其參數(shù)36-37
• 3.1.1 多孔介質(zhì)的概念36-37
• 3.1.2 多孔介質(zhì)模型的合理性37
• 3.2 氧化床流動(dòng)和傳熱模型37-41
• 3.2.1 雷諾數(shù)的計(jì)算38-39
• 3.2.2 蓄熱氧化床的物理模型及基本假設(shè)39-40
• 3.2.3 質(zhì)量守恒方程40
• 3.2.4 動(dòng)量守恒方程40
• 3.2.5 能量守恒方程40-41
• 3.2.6 組分守恒方程41
• 3.2.7 化學(xué)反應(yīng)方程41
• 3.3 氣體及蜂窩體物性參數(shù)41-43
• 3.3.1 乏風(fēng)的物性參數(shù)41-42
• 3.3.2 蜂窩陶瓷體的物性參數(shù)42-43
• 3.4 單值性條件43-45
• 3.4.1 邊界條件43-44
• 3.4.2 換向條件44
• 3.4.3 初始條件44
• 3.4.4 計(jì)算終止條件44-45
• 3.5 反應(yīng)的穩(wěn)定性和收斂性45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 結(jié)果與討論46-64
• 4.1 冷態(tài)狀態(tài)下的阻力特性46-50
• 4.1.1 氧化床動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)分布46
• 4.1.2 蜂窩陶瓷各參數(shù)對(duì)阻力特性的影響46-49
• 4.1.3 氧化床阻力計(jì)算分析49-50
• 4.2 化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)下的阻力特性50-56
• 4.2.1 啟動(dòng)過(guò)程50-51
• 4.2.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的比較51-52
• 4.2.3 流體表觀流速對(duì)氧化床阻力損失的影響52-53
• 4.2.4 甲烷濃度對(duì)氧化床阻力損失的影響53-54
• 4.2.5 孔隙率對(duì)氧化床阻力損失的影響54-55
• 4.2.6 比熱容對(duì)氧化床阻力損失的影響55-56
• 4.2.7 當(dāng)量直徑對(duì)氧化床阻力損失的影響56
• 4.3 蓄熱氧化床的優(yōu)化56-62
• 4.3.1 兩種不同形狀氧化床的比較57-59
• 4.3.2 氧化床軸向阻力特性59-61
• 4.3.3 組合氧化床阻力特性分析61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 全文結(jié)論與工作展望64-66
• 5.1 全文總結(jié)64-65
• 5.2 今后工作展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 在學(xué)期間公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 王鵬飛;馮濤;郝小禮;;煤礦乏風(fēng)瓦斯熱逆流氧化的一維數(shù)值模擬[J];采礦與安全工程學(xué)報(bào);2012年03期

2 王鵬飛;馮濤;李石林;馬平原;;煤礦乏風(fēng)瓦斯熱逆流氧化床的阻力特性研究[J];天然氣工業(yè);2012年06期

3 馮濤;王鵬飛;郝小禮;陳麗娟;馬平原;;煤礦乏風(fēng)低濃度甲烷熱逆流氧化試驗(yàn)研究[J];中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào);2012年10期

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

1 王鵬飛;煤礦乏風(fēng)低濃度瓦斯熱逆流氧化理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 唐帥;氧化裝置進(jìn)出口乏風(fēng)分配系統(tǒng)數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];山東理工大學(xué);2011年

2 陳香春;氧化床氣流通道熱態(tài)阻力特性數(shù)值研究[D];山東理工大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：基于均勻多孔介質(zhì)模型的氧化床阻力特性數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：256500