我國的各類能源生產(chǎn)十分不平衡,化石能源在能源生產(chǎn)總量中依舊占主體地位。但是化石能源所面臨的能源短缺問題以及使用化石能源所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。生物質(zhì)能源作為一種新型的清潔可再生能源其儲量巨大,應(yīng)用前景廣闊。而生物質(zhì)微波氣化技術(shù)作為一種生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù),其可以高效地將較難直接利用的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化為具有較高品質(zhì)的天然氣,氫氣等氣體燃料。（火用）作為能量的評價指標(biāo)能夠綜合考慮能量的大小和品質(zhì),因此研究生物質(zhì)微波氣化過程（火用）特性對于提高生物質(zhì)能源的利用率有重要意義。本文針對生物質(zhì)微波氣化過程,建立生物質(zhì)微波氣化數(shù)值模型,對生物質(zhì)微波氣化過程進(jìn)行數(shù)值模擬,并對生物質(zhì)微波氣化過程進(jìn)行（火用）特性和（火用）損失分析,最后探究不同進(jìn)氣速度、當(dāng)量比以及初始床層溫度對氣化特性、（火用）特性以及（火用）損失的影響。局部化學(xué)（火用）以及局部物理（火用）主要分布于固相體積分?jǐn)?shù)較大的密相區(qū)域,其分布與固相體積分?jǐn)?shù)分布相一致。局部動能（火用）主要分布于速度較大區(qū)域,但是相對于局部化學(xué)（火用）以及局部物理（火用）其值較小,可忽略不計。傳熱局部（火用）損失主要分布于具有較高溫度梯度的入口區(qū)域;化學(xué)反應(yīng)局部... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

017年能源生產(chǎn)量分布

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-16-2C+CO→2CO(R9)焦炭的異相反應(yīng)主要發(fā)生在生物質(zhì)顆粒外表面，因此需要考慮化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和擴(kuò)散速率表面。然而在流化床內(nèi)氣化異相反應(yīng)相比于燃燒反應(yīng)速率較慢，對于顆粒表面的擴(kuò)散可以不予考慮[43]，異相反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率采用下式計算，速率常數(shù)如表2-2所示。Arrgr=kC(2-41)2.3數(shù)值方法2.3.1物理模型及網(wǎng)格劃分由于對于生物質(zhì)微波氣化的研究目前還并未成熟，也并未得到廣泛的工業(yè)運(yùn)用。本文研究與工業(yè)上運(yùn)用廣泛的生物質(zhì)氣化爐反應(yīng)器相比較小的微型反應(yīng)器中的生物質(zhì)微波氣化過程。生物質(zhì)微波氣化物理模型如圖2-1所示，整個反應(yīng)器的高度為200mm，反應(yīng)器直徑為30mm，初始床高為40mm。本文研究的生物質(zhì)氣化劑為空氣氣化劑，氣化劑及生物質(zhì)顆粒從反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行生物質(zhì)熱解氣化，產(chǎn)氣從反應(yīng)器頂部離開。由于采用三維數(shù)值模擬的計算量較大，因此將模型簡化為二維模型。經(jīng)過簡化后的模型較為簡單，為了提高數(shù)值計算的準(zhǔn)確性同時減少計算量，本文采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，采用ICEM軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格如圖2-2所示。圖2-1物理模型圖2-2ICEM網(wǎng)格劃分40mm200mm

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-21-第3章生物質(zhì)微波氣化特性的數(shù)值模擬本章利用第二章中所建立的生物質(zhì)微波氣化數(shù)值模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到組分的濃度嘗產(chǎn)氣體積分?jǐn)?shù)以及生物質(zhì)氣化參數(shù)。同時探究不同進(jìn)氣速度、當(dāng)量比以及初始床層溫度對生物質(zhì)微波氣化特性的影響。3.1引言本小節(jié)針對進(jìn)氣速度為0.3m/s、當(dāng)量比為0.3以及初始床層溫度為500oC工況數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析。圖3-1為不同時刻生物質(zhì)反應(yīng)器內(nèi)固相顆粒體積分?jǐn)?shù)云圖，可以看出反應(yīng)器內(nèi)分為密相區(qū)域和稀相區(qū)域。在稀相區(qū)域，存在大量氣體，固相顆粒較少，固相體積分?jǐn)?shù)很校而在密相區(qū)域形成流化床，氣體和固相顆粒在此區(qū)域充分流化。同時可以看出氣泡從流化床床層底部開始形成，隨后氣泡漸漸開始上升，氣泡的體積逐漸增大，到達(dá)床層表面后破裂。由于氣固之間的相互作用，使得流化床具有較大的湍流作用，造成流化床的流化具有不均勻和隨機(jī)性。2.4s2.6s2.8s3.0s3.2s3.4s3.6s圖3-1固相體積分?jǐn)?shù)云圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微波加熱技術(shù)在生物質(zhì)能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 蔡春芳.  精細(xì)與專用化學(xué)品. 2018(07)
[2]生物質(zhì)的微波熱解技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 彭錦星,劉新媛,鮑振博.  應(yīng)用化工. 2018(07)
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[4]橡膠微波加熱的數(shù)值模擬研究[J]. 李濤,陳海龍,楊廣志,杜東興,李慶領(lǐng).  工程熱物理學(xué)報. 2012(09)
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博士論文
[1]基于焦炭本征動力學(xué)的攜帶流生物質(zhì)氣化特性研究[D]. 高曉燕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]寶日希勒褐煤微波干燥的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D]. 徐思達(dá).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]生物質(zhì)微米燃料外熱式氣化特性實(shí)驗(yàn)研究與模擬分析[D]. 王思佳.華中科技大學(xué) 2018
[3]生物質(zhì)高溫富氧氣化的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 陸杰.東南大學(xué) 2017
[4]值班火焰甲烷湍流燃燒過程（火用）特性研究[D]. 虞翔宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于（?）理論的生物質(zhì)熱解制取高品位液體燃料綜合性能評價[D]. 李海燕.東南大學(xué) 2015



本文編號：3243029