粉-粒喷动床内气固流动特性及水汽化三维数值模拟

发布时间：2021-05-16 09:57

　　随着人们对美好生活的日益向往,进而对能源需求越来越大,对环境的要求越来越高。在我国能源消费结构中,煤炭占比高达60%。燃煤后不可避免地生成大量的二氧化硫,会对环境造成污染。在当前的环保需求下,如何有效处理这些污染物就变得尤为重要。对于含硫燃煤烟气的处理,粉-粒喷动床因其独特的优点而受到广泛研究。相对于实验而言,数值模拟可以深入探究分析床层内部各组分的体积分数、速度、温度、传质速率和反应速率等参数的分布,从而为优化反应器设计及放大过程提供数据支持。粉-粒喷动床半干法烟气脱硫三维数值模拟的研究步骤主要分三部分,即气固两相流,水汽化传质传热以及脱硫反应。本文通过合理的假设和优化,将二维水汽化模型修改为三维,主要研究了三维粉-粒喷动床内气固两相流及水汽化传质传热过程,并与二维进行对比。研究发现,三维粉-粒喷动床气固两相流动过程与同条件下的二维喷动床气固两相流动存在一定的差异。三维喷动床内的喷动过程呈现出循环的状态,并且在不同表观气速下的循环时间都为0.18 s。颗粒的循环主要由入口的气体带动着从圆锥壁面处向下流动的颗粒群向上运动,颗粒群通过喷射区直至喷泉区,并且这一过程是间歇式地。在三维喷动床... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 喷动床概述
        1.1.1 喷动床的流体力学特性
        1.1.2 喷动床的发展
        1.1.3 喷动床的主要应用领域
    1.2 脱硫技术概述
        1.2.1 脱硫技术的分类
        1.2.2 粉-粒喷动床半干法烟气脱硫技术
    1.3 研究思路和内容
第二章 计算流体力学与数值方法简介
    2.1 计算流体力学(CFD)概述
        2.1.1 计算流体力学基本思想和本质
        2.1.2 计算流体力学的优势
        2.1.3 计算流体力学的应用领域
    2.2 拟流体模型基本方程及求解流程
        2.2.1 拟流体模型基本守恒方程
        2.2.2 求解过程
第三章 三维粉-粒喷动床内气固两相流数值模拟研究
    3.1 模型建立和边界条件的设置以及网格验证
        3.1.1 模型建立和网格划分
        3.1.2 边界条件的设置
        3.1.3 网格无关性分析
    3.2 气固两相流流动过程分析
        3.2.1 颗粒体积分数
        3.2.2 颗粒速度
        3.2.3 气体速度
        3.2.4 气体湍动能
        3.2.5 颗粒拟温度
    3.3 本章小结
第四章 三维粉-粒喷动床内水汽化传质传热研究分析
    4.1 粉-粒喷动床水汽化过程简述
    4.2 水汽化过程传热传质数学模型
        4.2.1 水汽化传质模型
        4.2.2 水汽化传热模型
        4.2.3 水汽化过程模拟设置
    4.3 气液固三相热量传递模拟结果与分析
        4.3.1 喷动床内液体分布
        4.3.2 喷动床内气体温度分布
        4.3.3 喷动床内液体温度分布
        4.3.4 喷动床内颗粒温度分布
        4.3.5 热量传递过程分析
    4.4 水汽化过程模拟结果与分析
        4.4.1 喷动床内水汽化速率分布
        4.4.2 喷动床内气体湿度分布
    4.5 影响水汽化过程的主要因素
        4.5.1 气体速度对水汽化速率的影响
        4.5.2 液体温度对水汽化速率的影响
        4.5.3 气体湿度对水汽化速率的影响
    4.6 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
符号表
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[2]带纵向涡流发生器喷动床内颗粒流动特性PIV实验及数值模拟[D]. 尚灵祎.西北大学 2018
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[9]粉—粒喷动床半干法烟气脱硫多相传递、反应特性与多尺度效应数值模拟研究[D]. 龚明.西北大学 2011
[10]细颗粒喷动床流体力学特性的数值分析[D]. 宋金荣.西北大学 2010



本文编号：3189488