生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟
发布时间：2021-03-31 12:01
为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM（discrete element method）模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。
【文章来源】：河南理工大学学报(自然科学版). 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验系统
流化床流化过程中,床料的颗粒直径对流化风速和流化状态有比较重要的影响,尤其是临界流化风速对不同分区内物料流态的变化起决定性作用,最终也将影响整个系统的稳定运行。为此,本文对不同粒径区间物料颗粒的流化特性进行测试分析,对表1中各粒径颗粒物料的临界流化风速进行测定,结合布风板阻力与风量曲线,将每一风量下的风室静压减去对应的布风板阻力,绘出床层压降和表观风速的关系曲线,如图2所示。从图2可以看出:对于3种粒径区间物料,其床层压降随着风速增加呈现先增加后稳定的变化趋势,当气流速度逐渐增大时,一部分颗粒开始流化,当气流速度达到某一数值时,床层压降维持一定值,这个定压降对应的最小气流速度即为临界流化速度。当气流速度超过拐点时的起始流化速度,床层开始沸腾,而起始流化速度对应的送风量就是最小的临界送风量。试验数据表明:试验所用的3种粒径的颗粒,其临界流化风速分为0.017,0.065,0.170 m/s;粒径越小达到流化状态所需的流化风速也越小。主要原因是:当临界流化发生时,颗粒所受流体曳力、重力、浮力三者处于力的平衡状态,而当颗粒物料的温度和密度一定时,其重力和浮力一定,而曳力则随着粒径的增加而增大,因此,达到平衡状态时的流化风速也随之变大,该试验结果和用WEN C Y&YU Y H公式理论计算的结果一致[11]。
颗粒碰撞的几何模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质流化床气化的三维数值模拟[J]. 陆杰,金保昇. 太阳能学报. 2018(10)
[2]煤与生物质流化床共气化的CFD数值模拟研究综述[J]. 齐博阳,陈冬,王文举. 能源研究与利用. 2018(04)
[3]生物质双床气化流化床燃烧炉燃烧强度模拟研究[J]. 张继达,范晓旭,刘彦丰,关海滨. 河北工业大学学报. 2018(04)
[4]生物质流化床气化过程的数值研究[J]. 梁容真,田伟,阎富生. 河南化工. 2018(06)
[5]双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测[J]. 陈鸿伟,杨新,梁占伟,许文良,孙超. 动力工程学报. 2018(05)
[6]生物质气化技术研究进展[J]. 关海滨,张卫杰,范晓旭,赵保峰,孙荣峰,姜建国,董红海,薛旭方. 山东科学. 2017(04)
[7]秸秆热解炭化多联产技术应用模式及效益分析[J]. 霍丽丽,赵立欣,姚宗路,孟海波,丛宏斌. 农业工程学报. 2017(03)
[8]生物质气化及其燃气的可替代性研究[J]. 王海蓉,李欣欣,黄模志. 可再生能源. 2016(12)
[9]生物质气化技术应用现状及发展前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2016(12)
[10]木屑高温水蒸气气化制备合成气研究[J]. 应浩,涂军令,江俊飞,蒋剑春,孙云娟,吴欢,许玉,高一苇. 太阳能学报. 2014(03)
本文编号：3111401
【文章来源】：河南理工大学学报(自然科学版). 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
试验系统
流化床流化过程中,床料的颗粒直径对流化风速和流化状态有比较重要的影响,尤其是临界流化风速对不同分区内物料流态的变化起决定性作用,最终也将影响整个系统的稳定运行。为此,本文对不同粒径区间物料颗粒的流化特性进行测试分析,对表1中各粒径颗粒物料的临界流化风速进行测定,结合布风板阻力与风量曲线,将每一风量下的风室静压减去对应的布风板阻力,绘出床层压降和表观风速的关系曲线,如图2所示。从图2可以看出:对于3种粒径区间物料,其床层压降随着风速增加呈现先增加后稳定的变化趋势,当气流速度逐渐增大时,一部分颗粒开始流化,当气流速度达到某一数值时,床层压降维持一定值,这个定压降对应的最小气流速度即为临界流化速度。当气流速度超过拐点时的起始流化速度,床层开始沸腾,而起始流化速度对应的送风量就是最小的临界送风量。试验数据表明:试验所用的3种粒径的颗粒,其临界流化风速分为0.017,0.065,0.170 m/s;粒径越小达到流化状态所需的流化风速也越小。主要原因是:当临界流化发生时,颗粒所受流体曳力、重力、浮力三者处于力的平衡状态,而当颗粒物料的温度和密度一定时,其重力和浮力一定,而曳力则随着粒径的增加而增大,因此,达到平衡状态时的流化风速也随之变大,该试验结果和用WEN C Y&YU Y H公式理论计算的结果一致[11]。
颗粒碰撞的几何模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物质流化床气化的三维数值模拟[J]. 陆杰,金保昇. 太阳能学报. 2018(10)
[2]煤与生物质流化床共气化的CFD数值模拟研究综述[J]. 齐博阳,陈冬,王文举. 能源研究与利用. 2018(04)
[3]生物质双床气化流化床燃烧炉燃烧强度模拟研究[J]. 张继达,范晓旭,刘彦丰,关海滨. 河北工业大学学报. 2018(04)
[4]生物质流化床气化过程的数值研究[J]. 梁容真,田伟,阎富生. 河南化工. 2018(06)
[5]双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测[J]. 陈鸿伟,杨新,梁占伟,许文良,孙超. 动力工程学报. 2018(05)
[6]生物质气化技术研究进展[J]. 关海滨,张卫杰,范晓旭,赵保峰,孙荣峰,姜建国,董红海,薛旭方. 山东科学. 2017(04)
[7]秸秆热解炭化多联产技术应用模式及效益分析[J]. 霍丽丽,赵立欣,姚宗路,孟海波,丛宏斌. 农业工程学报. 2017(03)
[8]生物质气化及其燃气的可替代性研究[J]. 王海蓉,李欣欣,黄模志. 可再生能源. 2016(12)
[9]生物质气化技术应用现状及发展前景[J]. 王忠华. 乙醛醋酸化工. 2016(12)
[10]木屑高温水蒸气气化制备合成气研究[J]. 应浩,涂军令,江俊飞,蒋剑春,孙云娟,吴欢,许玉,高一苇. 太阳能学报. 2014(03)
本文编号：3111401
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