活性焦颗粒在移动床的传热性能研究

发布时间：2017-09-24 01:37

  本文关键词：活性焦颗粒在移动床的传热性能研究

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【摘要】：活性焦的热再生多在高温下的列管式结构的移动床中进行,因此研究活性焦颗粒在移动床中的传热特性具有重要意义。目前对移动床中的颗粒尺度的传热机理研究很少,虽然关于颗粒传热的理论模型较多,但缺乏实验验证。本文采用实验研究与理论模型相结合的方法,对颗粒尺度的传热情况进行了探究,并对理论模型进行了实验验证。本文首先分析了移动床换热器整体的传热机理,重点介绍了管壁到颗粒系统的传热过程,并建立了总传热热阻数学模型。接着对低温下活性焦颗粒在移动床换热器中的传热试验进行了探究,结果表明,加大壳程空气流速ua、升高开始卸料时热空气出口设定温度Tair以及增大活性焦卸料速度vp,都可使总传热系数K变大；得到了K与u。的关联式,并由此计算得vp=150 kg/h时管壁至颗粒系统的传热系数为18.02 W/(m2·℃)。为了验证颗粒传热模型的可靠性,分别对不同的实验条件下散堆活性焦颗粒稳态传热数据进行分析。结果表明：随着温度的升高,颗粒系统的有效导热系数和管壁至颗粒系统的传热系数逐渐增大,且颗粒间隙空气存在自然对流时的传热系数明显大于无自然对流时的；通过实验数据拟合,得出由导热和辐射两项组成的有效导热系数模型：λe0=0.167+2.94×10-9Tave2.88,由导热项λc=0.167W/(m·℃)计算的导热热阻实验值与模型理论计算值仅相差1.76%,证明了此颗粒接触导热理论模型的合理性。此外,通过数据分析还得到了颗粒间隙空气自然对流传热的关联式：Nu=2.8×10-4(Pr Gr)0.292,及加热管壁对近壁活性焦颗粒的辐射传热系数关系式为：hr=0.81σ(Tw12+Tp02)(Tw1+Tp0),模型符合良好。为进一步考察颗粒间隙空气自然对流传热的影响,采用FLUENT对散堆活性焦在恒热流条件下的传热情况进行了数值模拟。模拟结果表明：颗粒间隙空气的自然对流对颗粒系统的整体传热有强化效果,并得到了颗粒间隙设置为0.1m时,自然对流传热系数的关联式,进一步验证了颗粒分布对散堆颗粒间隙自然对流传热经验公式系数会产生重要影响。
【关键词】：活性焦 移动床传热 理论模型 颗粒间隙 自然对流
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.13
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 主要符号表12-18
• 第一章 绪论18-30
• 1.1 前言18
• 1.2 烟气脱硫技术18-19
• 1.2.1 湿法和半湿法烟气脱硫技术18
• 1.2.2 干法烟气脱硫技术18-19
• 1.3 活性焦法烟气脱硫技术19-22
• 1.3.1 活性焦简介19
• 1.3.2 活性焦烟气脱硫技术19-20
• 1.3.3 国内外研究现状20
• 1.3.4 活性焦再生20-21
• 1.3.5 技术特点21-22
• 1.4 移动床传热特性22-23
• 1.5 颗粒传热特性23-28
• 1.5.1 颗粒传热简介23
• 1.5.2 固体颗粒的接触传热23-24
• 1.5.3 固体颗粒的对流传热24-25
• 1.5.4 固体颗粒的辐射传热25-26
• 1.5.5 有效导热系数26
• 1.5.6 综合传热过程模型26-28
• 1.6 主要研究内容28-29
• 1.7 本章小结29-30
• 第二章 移动床传热模型及颗粒传热机理研究30-40
• 2.1 前言30
• 2.2 移动床传热30-31
• 2.3 管程颗粒系统传热31-36
• 2.3.1 颗粒系统有效导热33-35
• 2.3.2 颗粒间隙气体自然对流传热35
• 2.3.3 管壁至近壁颗粒的辐射传热35-36
• 2.4 壳程流体对流换热36-39
• 2.4.1 有折流挡板的管间对流换热36-37
• 2.4.2 无挡板的管间对流换热37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第三章 活性焦颗粒在移动床的传热特性研究40-55
• 3.1 前言40
• 3.2 实验40-49
• 3.2.1 实验样品40-41
• 3.2.2 实验装置及实验方案41-43
• 3.2.3 实验步骤43-44
• 3.2.4 实验数据44-46
• 3.2.5 数据处理46-49
• 3.3 结果与讨论49-53
• 3.3.1 换热器壳程空气流速对移动床传热性能的影响49-50
• 3.3.2 开始卸料时热空气出口设定温度对移动床传热性能的影响50-51
• 3.3.3 活性焦颗粒卸料速度对移动床传热性能的影响51-52
• 3.3.4 总传热系数52-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第四章 静态活性焦颗粒系统的传热55-72
• 4.1 前言55
• 4.2 实验55-59
• 4.2.1 实验装置55-56
• 4.2.2 实验步骤56
• 4.2.3 实验原理56-57
• 4.2.4 数据处理57-59
• 4.3 活性焦颗粒系统导热59-65
• 4.3.1 有效导热系数59-62
• 4.3.2 有效导热系数辐射修正项62-65
• 4.3.3 颗粒导热热阻模型比较65
• 4.4 加热管壁到活性焦颗粒系统的传热65-70
• 4.4.1 传热系数65-68
• 4.4.2 颗粒间隙空气自然对流传热68-69
• 4.4.3 管壁至活性焦颗粒系统辐射传热69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 活性焦颗粒系统传热的数值模拟72-80
• 5.1 前言72
• 5.2 仿真计算72-75
• 5.2.1 GAMBIT建模72-73
• 5.2.2 FLUENT模型求解73-75
• 5.3 仿真计算结果分析75-78
• 5.3.1 温度分布75-76
• 5.3.2 传热系数与总传热热阻颗粒间隙空气自然对流76-77
• 5.3.3 颗粒间隙空气自然对流77-78
• 5.4 本章小结78-80
• 结论与展望80-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕士期间取得的研究成果88-89
• 致谢89-90
• 附件90

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本文编号：908631