發(fā)布時間：2020-06-30 17:53

【摘要】：快速熱解液化是將固態(tài)的農(nóng)林剩余物轉(zhuǎn)化為液態(tài)的生物油一種熱化學轉(zhuǎn)化手段,生物油可以作為燃料提供能量,也可以作為原料提供高附加值化學成分,具有巨大的發(fā)展?jié)摿��？焖贌峤馐且粋�物理和化學反應相耦合的復雜過程,雖然目前建立了很多熱解模型,如一維、二維、三維、濕材、縮核模型等,但模型還有許多地方需要完善,如模型方程中反應熱源項的表達內(nèi)容、模型適用情況等。本文結(jié)合實驗室制備的攪拌式快速熱解反應器,采用動力學熱分析方法和偏微分數(shù)值求解有限元軟件,研究了一維、二維、三維數(shù)學模型的適用情況；平板、圓柱體兩種幾何模型對顆粒溫度分布的影響；第一類和第三類兩種邊界條件對顆粒溫度分布影響；采用熱解過程4個階段動力學方程表示不同溫度階段的反應熱源項對顆粒溫度分布的影響；熱解氣體在x、y軸方向擴散對顆粒溫度分布的影響；5種不同尺寸對熱解過程中顆粒溫度分布的影響。本文主要獲得了如下成果： (1)落葉松樹皮和實木的熱失重曲線有明顯的區(qū)別；顆粒尺寸對熱解主要階段起始溫度有影響；在一定范圍內(nèi),失重率隨含水率增大而增大。 (2)采用積分法和微分法及40種動力學機理函數(shù),對4種不同尺寸和含水率的落葉松樹皮進行了動力學分析,并分別求解獲得了其熱解過程中4個階段的動力學參數(shù)和方程,含水率為15%,大小為0.8mm的樹皮顆粒適合熱解。 (3)粉碎后的落葉松樹皮顆粒主要呈現(xiàn)片狀和針狀外形,在建立熱解過程中幾何模型時,平板和圓柱體幾何模型比較符合實際情況。通過對兩種幾何模型的模擬計算,表明圓柱體幾何模型熱解時間比平板幾何模型要減少約1倍；圓柱體幾何模型受氣體擴散影響較大,需要考慮各向異性和擴散壓力。 (4)建立的平板三維傳熱模型如下,并可以對其進行簡化得到一維和二維模型。建立的圓柱體二維模型方程為： (5)樹皮顆粒尺寸小于1mm時,可以采用一維或二維模型模擬其熱解過程的溫度分布；顆粒尺寸小于0.8mm時,不適合采用三維模型模擬溫度分布；三維模型模擬大顆粒溫度分布時,應盡量考慮物性參數(shù)的各向異性及熱解氣體的擴散阻礙等情況。 (6)對于尺寸小于0.8mm的樹皮顆粒,采用第一類和第三類邊界條件對模擬獲得的溫度分布沒有顯著影響。 (7)熱解氣體擴散方向?qū)︻w粒溫度分布有顯著的影響,沿著擴散方向,溫度呈現(xiàn)由高到低趨勢。 (8)采用動力學方程參與表達反應熱(∑i=14(H*dα/dt)i)比Arrhenius常數(shù)K參與表達反應熱(∑i=14(H*K)i)更加準確。
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2735625