颗粒状生物质高温热解的数值模拟
发布时间：2021-11-10 14:37
随着社会经济的高速发展,人类对能源的需求也日益加剧。化石燃料的日益枯竭和温室效应的不断加剧,使得生物质作为可再生能源日益被人们重视。其中生物质热解技术是一种切实可行的方法。在生物质热解过程中确定生成物组成的影响因素是非常重要的,这就需要从理论上揭示生物质热解的基本规律。尽管前人已经对生物质热解模型、以及颗粒内部的传热模型进行了研究,但由于高温热解过程本身的复杂性,使得当前生物质热解模型很难为高温热解研究及其装置的设计提供指导,因此本文旨在通过数值方法研究生物质高温热解的过程,主要内容如下:（1）通过对生物质物理化学特性的深入分析及热解机理的研究,建立了能够应用于高温条件下的生物质热解模型。耦合生物质热解化学反应动力学方程和传热方程,用四阶龙格库塔法和三角追赶法编程,模拟出生物质热解完成所需时间,颗粒终温,不同时刻下生物质剩余量以及各生成物质量份额;（2）将模拟所得数据与文献中实验数据进行对比,两者吻合的较好,验证了生物质热解模型的合理性。利用此模型,研究了颗粒粒径,环境温度对于颗粒终温,各时刻颗粒中心处温度、各生成物质量份额的影响,比较了不同时刻,颗粒不同径向位置处的颗粒温度;（3）研...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 生物质特点
1.3 国内外生物质热解动力学模型的研究情况
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 国内外生物质热解传热模型的研究情况
1.5 本文主要研究内容
第2章 生物质高温热解的数值模拟原理
2.1 生物质热解动力学模型
2.1.1 生物质热解机理的简述
2.1.2 模型假设
2.1.3 生物质热解模型的建立
2.2 生物质热解传热模型
2.3 模拟过程流程图
2.4 生物质热解的传热方程与动力学方程的耦合求解
2.5 本章小结
第3章 考虑传热的生物质热解模拟
3.1 与实验结果比较
3.1.1 反应温度值的比较
3.1.2 各反应物质量份额的比较
3.2 生物质热解数值计算结果分析
3.2.1 颗粒内部温度分布的模拟及其分析
3.2.2 各反应物质量份额的模拟及其分析
3.3 大分子焦油裂解数值计算结果分析
3.4 本章小结
第4章 等温及温度线性变化的生物质热解模拟
4.1 等温条件下颗粒状生物质热解模拟
4.1.1 反应级数为 n_1=1,n_2=1 的模拟结果
4.1.2 反应级数为 n_1=1,n_2=1.5 的模拟结果
4.2 环境温度线性变化下颗粒状生物质热解模拟
4.2.1 反应级数为 n_1=1,n_2=1 的模拟结果
4.2.2 反应级数为 n_1=1,n_2=1.5 的模拟结果
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源消费结构演进特征[J]. 马晓微. 中国能源. 2008(10)
[2]单个球形生物质颗粒热解过程的数值模拟[J]. 胥凯,卢文强. 工程热物理学报. 2006(06)
[3]辐射加热条件下生物质燃料层热解过程的传热传质[J]. 赖艳华,马春元,施明恒. 太阳能学报. 2006(07)
[4]向日葵籽壳热解反应动力学的研究[J]. 袁海荣,刘荣厚,姜恒,郝元元. 农业工程学报. 2006(04)
[5]坚果壳类生物质慢速热解动力学分析[J]. 蔡均猛,易维明,何芳,姚福生. 农业工程学报. 2006(01)
[6]生物质快速催化裂解的反应动力学[J]. 吕鹏梅,常杰,吴创之,陈勇. 太阳能学报. 2005(05)
[7]木质素快速热裂解试验研究[J]. 谭洪,王树荣,骆仲泱,余春江,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2005(05)
[8]存在可变残留层的固体可燃材料热解数值模型[J]. 邹样辉,周建军,陆夕云,彭磊. 燃烧科学与技术. 2004(03)
[9]生物质热解动力学的研究[J]. 蒋剑春,沈兆邦. 林产化学与工业. 2003(04)
[10]废弃生物质热解的两种反应模型对比研究[J]. 刘汉桥,蔡九菊,包向军,王博. 材料与冶金学报. 2003(02)
博士论文
[1]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
硕士论文
[1]我国生物质能产业发展研究[D]. 陈霞.天津商学院 2006
[2]生物质热解特性及热解动力学研究[D]. 陈森.南京理工大学 2005
本文编号：3487451
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 生物质特点
1.3 国内外生物质热解动力学模型的研究情况
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 国内外生物质热解传热模型的研究情况
1.5 本文主要研究内容
第2章 生物质高温热解的数值模拟原理
2.1 生物质热解动力学模型
2.1.1 生物质热解机理的简述
2.1.2 模型假设
2.1.3 生物质热解模型的建立
2.2 生物质热解传热模型
2.3 模拟过程流程图
2.4 生物质热解的传热方程与动力学方程的耦合求解
2.5 本章小结
第3章 考虑传热的生物质热解模拟
3.1 与实验结果比较
3.1.1 反应温度值的比较
3.1.2 各反应物质量份额的比较
3.2 生物质热解数值计算结果分析
3.2.1 颗粒内部温度分布的模拟及其分析
3.2.2 各反应物质量份额的模拟及其分析
3.3 大分子焦油裂解数值计算结果分析
3.4 本章小结
第4章 等温及温度线性变化的生物质热解模拟
4.1 等温条件下颗粒状生物质热解模拟
4.1.1 反应级数为 n_1=1,n_2=1 的模拟结果
4.1.2 反应级数为 n_1=1,n_2=1.5 的模拟结果
4.2 环境温度线性变化下颗粒状生物质热解模拟
4.2.1 反应级数为 n_1=1,n_2=1 的模拟结果
4.2.2 反应级数为 n_1=1,n_2=1.5 的模拟结果
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国能源消费结构演进特征[J]. 马晓微. 中国能源. 2008(10)
[2]单个球形生物质颗粒热解过程的数值模拟[J]. 胥凯,卢文强. 工程热物理学报. 2006(06)
[3]辐射加热条件下生物质燃料层热解过程的传热传质[J]. 赖艳华,马春元,施明恒. 太阳能学报. 2006(07)
[4]向日葵籽壳热解反应动力学的研究[J]. 袁海荣,刘荣厚,姜恒,郝元元. 农业工程学报. 2006(04)
[5]坚果壳类生物质慢速热解动力学分析[J]. 蔡均猛,易维明,何芳,姚福生. 农业工程学报. 2006(01)
[6]生物质快速催化裂解的反应动力学[J]. 吕鹏梅,常杰,吴创之,陈勇. 太阳能学报. 2005(05)
[7]木质素快速热裂解试验研究[J]. 谭洪,王树荣,骆仲泱,余春江,岑可法. 浙江大学学报(工学版). 2005(05)
[8]存在可变残留层的固体可燃材料热解数值模型[J]. 邹样辉,周建军,陆夕云,彭磊. 燃烧科学与技术. 2004(03)
[9]生物质热解动力学的研究[J]. 蒋剑春,沈兆邦. 林产化学与工业. 2003(04)
[10]废弃生物质热解的两种反应模型对比研究[J]. 刘汉桥,蔡九菊,包向军,王博. 材料与冶金学报. 2003(02)
博士论文
[1]生物质热裂解机理试验研究[D]. 谭洪.浙江大学 2005
硕士论文
[1]我国生物质能产业发展研究[D]. 陈霞.天津商学院 2006
[2]生物质热解特性及热解动力学研究[D]. 陈森.南京理工大学 2005
本文编号：3487451
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