本文關(guān)鍵詞：下吸式移動(dòng)床中生物質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)行為的研究

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【摘要】：生物質(zhì)熱裂解技術(shù)是通過(guò)化學(xué)方法將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)物生物油代替日益匱乏的化石能源。生物質(zhì)熱裂解工藝的核心裝置是熱裂解反應(yīng)器,目前生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器中存在反應(yīng)器傳熱效率較低而不能滿足生物質(zhì)熱裂解所需的升溫速率、液態(tài)產(chǎn)物生物油產(chǎn)量較低等問(wèn)題。本課題組開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了氣固并流下吸式移動(dòng)床反應(yīng)器,并自行設(shè)計(jì)加工一套以下吸式移動(dòng)床為核心反應(yīng)器的生物質(zhì)熱裂解冷模實(shí)驗(yàn)裝置,研究了木屑顆粒在反應(yīng)器內(nèi)顆粒流動(dòng)狀態(tài),通過(guò)改變反應(yīng)器與水平面的傾斜角度優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu),研究了不同傾斜角度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)顆粒流動(dòng)特性的影響。采用流體力學(xué)模擬軟件FLUENT,運(yùn)用歐拉-歐拉氣固多相流模型,建立了質(zhì)量、動(dòng)量和能量耦合傳遞的二維數(shù)學(xué)模型,模擬分析了下吸式移動(dòng)床內(nèi)顆粒流動(dòng)狀態(tài)以及不同傾斜角度反應(yīng)器對(duì)顆粒流動(dòng)狀態(tài)的影響。主要工作內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了適于生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)的下吸式移動(dòng)床的結(jié)構(gòu),其實(shí)驗(yàn)設(shè)備總高度為1300mm,主要包括高度為400mm、內(nèi)徑為200mm的預(yù)熱段;連接預(yù)熱段和反應(yīng)段的高度為100mm的過(guò)渡段;高度為800mm、內(nèi)徑為120mm的反應(yīng)段,旋風(fēng)分離器標(biāo)準(zhǔn)直徑D=90mm;(2)實(shí)驗(yàn)研究了Set 1~3組份的實(shí)驗(yàn)物料在下吸式移動(dòng)床內(nèi)生物質(zhì)顆粒軸向和徑向濃度分布,研究了與水平面不同傾斜角度(θ=30°、45°和60°)的反應(yīng)器內(nèi)生物質(zhì)顆粒軸向和徑向濃度分布;(3)通過(guò)流體力學(xué)模擬軟件FLUENT模擬分析了下吸式移動(dòng)床反應(yīng)器內(nèi)顆粒軸向和徑向濃度分布規(guī)律,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性;(4)運(yùn)用FLUENT模擬不同傾斜角度變化的反應(yīng)器,研究下吸式移動(dòng)床反應(yīng)器的傾斜角度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動(dòng)特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果表明:在下吸式移動(dòng)床反應(yīng)器內(nèi)顆粒濃度呈現(xiàn)中心低兩側(cè)高的變化趨勢(shì),顆粒在反應(yīng)器壁面濃度升高,顆粒間動(dòng)量傳遞增強(qiáng),有利于氣固兩相熱量傳遞和質(zhì)量傳遞,在Set 1~Set 3三種粒徑范圍的木屑顆粒中,Set 2組份的顆粒在反應(yīng)器反應(yīng)段濃度為0.2730kg/m3,相對(duì)于Set 1組份顆粒濃度下降3.16%,相對(duì)于Set 3組份顆粒濃度提高了13.99%,在三種不同氣體流速(u=0.26m/s、0.30m/s、0.34m/s)中,選取氣體流速u(mài)=0.30m/s為最佳操作氣速;模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)吻合,證明所選模型和方程的正確性;反應(yīng)器傾斜角度θ=60°時(shí),生物質(zhì)顆粒在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)最佳。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)以下吸式移動(dòng)床反應(yīng)器為核心裝置的生物質(zhì)熱裂解工業(yè)化生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義,同時(shí)為生物質(zhì)熱裂解熱模實(shí)驗(yàn)研究提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE96

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本文編號(hào)：1269076