【摘要】： 生物質(zhì)能源的有效利用對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。生物質(zhì)熱解液化制取生物油是最有可能率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)途徑。在這一過程中,熱解氣的冷凝速度是影響生物油品質(zhì)和出油率的關(guān)鍵因素之一。 生物油的冷凝過程十分復(fù)雜,主要體現(xiàn)在:生物油化學(xué)成分復(fù)雜,水分占總重量的25%~30%,其余主要為含氧有機(jī)物,并呈現(xiàn)強(qiáng)極性。和純物質(zhì)在一定壓力下具有單一的冷凝溫度不同,多組分冷凝是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的,并且,在不同溫度下,液相和氣相的成分也存在很大差異。研究生物油熱解氣的冷凝及生物油制備、應(yīng)用中的其他熱工過程,都需要較完善的生物油熱物性數(shù)據(jù),但是目前這方面的研究工作還沒有較系統(tǒng)的開展。本文在對(duì)生物油的熱物性展開系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)生物質(zhì)高溫?zé)峤鈿獾目焖倮淠械年P(guān)鍵問題開展研究工作。主要工作包括:生物油熱物性及添加有機(jī)助劑影響的實(shí)驗(yàn)測(cè)定、生物油熱物性及氣液相平衡特性的理論預(yù)測(cè)、生物質(zhì)熱解氣噴霧冷凝的傳熱傳質(zhì)研究。 首先利用基于蒙特卡洛隨機(jī)近似的熱探針方法的熱物性測(cè)量裝置,對(duì)生物油在不同溫度下以及加入不同添加劑時(shí)的熱導(dǎo)率與比熱容值進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 在實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線的基礎(chǔ)上采用虛擬組分法和連續(xù)熱力學(xué)方法建立了生物油多元體系的熱物性和氣液相平衡理論模型,由于模型中采用虛擬正構(gòu)烷烴假設(shè)處理全餾程餾分,預(yù)測(cè)結(jié)果的精度難以令人滿意,但是證明了連續(xù)熱力學(xué)應(yīng)用于多組分復(fù)雜體系具有更好的優(yōu)越性。在這一基礎(chǔ)上建立了基于連續(xù)熱力學(xué)方法的修正模型并估算了不同溫度下生物油的熱物性和相平衡特性、水的初始質(zhì)量對(duì)于生物油體系的作用以及添加劑的影響,預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。 噴霧冷凝是實(shí)現(xiàn)快速冷凝的有效方法。本文以生物質(zhì)熱解氣的關(guān)鍵組分所形成的多組分體系為研究對(duì)象,采用多組分體系傳熱傳質(zhì)經(jīng)典的膜模型,使用Maxwell-Stefan方程描述其質(zhì)量傳遞,結(jié)合氣液相際傳質(zhì)的特點(diǎn),進(jìn)行了噴霧冷凝過程中的傳熱傳質(zhì)耦合計(jì)算。通過計(jì)算獲得了液滴直徑、液滴平均溫度以及混合氣體平均溫度的變化規(guī)律,并探討了初始流速、噴霧液滴直徑和氣液流量比對(duì)熱解氣冷凝過程的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TK6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787013