下降管反应器内颗粒流动升温过程数值研究

采用数值模拟的手段研究了下降管反应器内包含不同尺寸及密度冷热颗粒混合物的流动传热特性。双流体模型及离散单元法分别被用于描述颗粒混合物的流动过程并与实验结果进行了对比。反应器内气固相间传热,颗粒混合物间碰撞传热,以及壁面与气/固两相间的热量传递采用计算流体力学和离散单元法相耦合的方式进行了模拟,对颗粒到达反应器出口前影响温度变化趋势的因素展开了分析研究。模拟结果表明:在V型下降管反应器内,粒度较小的颗粒以沿壁面向下滑动为主;较大尺寸颗粒向下流动过程中在反应器截面上分布区域较广;当反应器壁面热边界条件发生变化时,颗粒升温过程变化明显,采用恒温壁面冷颗粒升温速率明显提高;同时热载体颗粒数目越多,冷颗粒在下降管反应器内升温越快。     

流化床反应器中化学链燃烧的模拟

为了更好地认知以循环流化床形式作为燃料反应器的化学链燃烧过程,基于颗粒动理学理论,考虑反应器中颗粒聚团的影响,运用双流体模型,对循环流化床反应器内化学链燃烧过程进行模拟,获得了反应器内流场以及组分分布规律。模拟结果再现了颗粒聚团的多尺度流动机构以及载氧体颗粒在床中呈现出的环核流动结构,结果表明,这种非均匀分布会导致燃料转化率的下降。     

好氧颗粒污泥反应器水动力学研究进展

综述了好氧颗粒污泥反应器内水动力剪切力对好氧颗粒污泥形成及结构的影响,并从其对污泥EPS的影响的相关机理进行了深入的讨论,同时,对目前国内外主要颗粒污泥反应器水动力学研究方法进行了归纳总结,针对CFD、PVI技术,从颗粒污泥反应器内生化过程与水动力学问关系角度对相关研究进行了展望.     

一体式MBR中好氧颗粒污泥的形成及对膜污染的影响

以厌氧颗粒污泥为接种污泥在一体式膜生物反应器中培养好氧颗粒污泥,通过3个培养阶段污泥生长情况的考察,研究了颗粒粒径和SOUR的变化以及二者对膜污染的影响.     

滑移区气体-颗粒流动与传热特性研究

针对气体-颗粒微尺度流动与传热过程开展数值模拟研究,所构建模型中气体处理为可压缩、变物性流体,并在颗粒表面采用速度滑移和温度跳跃边界条件以考虑气体稀薄效应。在数值模拟基础上,研究分析稀薄效应对颗粒与其周围气体流动与换热的影响程度,并进一步提出新的阻力系数与传热努谢尔特数关联式。研究结果表明,气体稀薄效应将减小颗粒阻力系数,同时抑制颗粒与其周围气体的传热过程。     

新型生物制氢反应器的运行及产氢特性

以厌氧活性污泥为产氢菌种,糖蜜废水为底物,研究了新型外循环颗粒污泥膨胀床(ECGSB)生物制氢反应器的运行及产氢特性.结果表明,ECGSB反应器可在较高的容积负荷(VLR)下实现高效稳定的产氢,稳定运行时,反应器内可观察到自絮凝产氢颗粒污泥的形成,污泥平均浓度高达24.1gVSS/d,系统最大产氢能力为7.43m3/m3·d,发酵气中氢气体积含量为50%～56%.系统形成自絮凝产氢颗粒污泥是ECGSB反应器高效运行和产氢的关键,自絮凝产氢颗粒污泥既增加了活性产氢细菌的生物持有量,又提高了系统抗冲击负荷的能力.连续流运行各项参数表明,ECGSB反应器具有良好的运行稳定性和产氢优势;提出乙醇型发酵快速启动的调控对策,在发酵法生物制氢领域具有广泛的应用前景.     

SBR反应器中好氧颗立污泥的培养

在SBR反应器中采用好氧/厌氧交替进行的方式和水力筛分的方法,将絮状的污泥培养成反硝化聚磷颗粒污泥.     

强制对流换热下竖直冰层融化特性研究

为研究热风加热下竖直冰层的融化特性,采用降膜流模型对竖直冰层融化过程中传热传质规律进行模拟研究。分析了冰层融化过程中内部温度变化,计算了不同工况下的融冰速率,研究了融冰水的流动和传热对冰层融化的影响特性,得到了冰层融化过程中固液相变层和融冰水Nu数随时间的变化规律。模拟结果和实验测量值、经典关联式结果吻合较好,验证了降膜流模型适应用于计算冰层融化过程。模拟结果表明融冰水的降膜流动换热在冰层融化过程中起到重要作用,在冰层融冰水为滴状流时冰层融化速率较低,而模拟工况下形成稳定膜状流后截面积0.16 m~2的冰层融化速率达到0.12 kg/min。     

粒子系太阳能反应器气固两相流与温度场特性

为粒子系太阳能反应器的设计与制造提供理论指导,利用CFD方法对粒子系反应器内的流动与传热过程进行了数值模拟,建立了能够合适的描述反应器内气固两相流动与传热的数学模型。在特定的流动状态下给反应器壁面施加不同的热流得到不同的温度场特性,并对不同的流动状态和温度场进行了对比。研究结果表明:双流体模型和k-ε湍流模型能够很好的描述粒子系反应器内的流动情况;空气速度0.1 m/s、颗粒粒径0.09 mm时反应器内流动状态为环-核流动,且反应器中气固两相的环-核流动状态要优于悬浮状态;在相同热流条件下,环-核流动状态的出口温度比悬浮状态的出口温度高50 K,但是无论是哪种热流,反应器出口的空气温度随时间的增加趋于定值。     

定壁温条件下竖直管内沸腾传热特性研究

文章建立了应用于蒸发器的满液式竖直管三维物理模型,并采用多相流混合模型对满液式竖直管内的沸腾传热特性进行数值模拟。而后根据模拟结果得到管内静压、管壁加热温度和管长对满液式竖直管内流体的温度、含气率以及该竖直管沸腾传热系数的影响规律,并分析管壁加热温度、管长、管内静压和蒸发温度对满液式竖直管内沸腾传热特性的影响。分析结果表明:满液式竖直管的长度越长,蒸发器的总换热量越大;当满液式竖直管的壁面温度由376 K升高至388 K时,若该竖直管的长度为1.6 m,则其沸腾传热系数提高了7.4%,若该竖直管的长度为1.2,1.0 m,则其沸腾传热系数均升高了约3.3%;在蒸发器竖直管沸腾传热过程中,其换热量和壁面温度呈正相关;当蒸发温度较低时,满液式竖直管内的静压对管内流体的含气率以及该竖直管的沸腾传热系数影响较大。     

甲醇-水蒸汽重整制氢反应器新进展

甲醇-水蒸汽重整制氢反应器与所采用的催化剂体系和研究重点密切相关,反应器的最新发展多停留在实验室阶段.介绍了颗粒催化剂表征和涂层催化剂表征用甲醇-水蒸汽重整制氢反应器在实验室阶段的最新发展现状.微通道涂层催化剂反应器传热传质效率高,是甲醇-水蒸汽重整制氢反应器的发展方向.     

循环流化床烟气脱硫气固两相流动特性的试验研究

采用三准则相似理论设计了循环流化床烟气脱硫气固两相流动试验台.通过对循环流化床脱硫反应器试验装置内沿高度方向阻力分布和不同高度截面上局部颗粒质量通量的测量,详细地研究了脱硫反应器内气固两相流动规律和内循环特性.结果表明:脱硫反应器阻力主要集中在文丘里管段,而且随着循环物料量和气体流量的增加,系统阻力显著增加;脱硫反应器内气固两相流动呈典型的环核流动结构,边壁下降流颗粒浓度高,中心区域上升流颗粒浓度低,且固体质量回流比率随着脱硫反应器高度的上升而下降.研究结果为循环流化床烟气脱硫系统的设计与放大提供了依据.     

硫化物推动短程硝化反硝化颗粒污泥处理脱硫脱硝尾液试验研究

  [目的]  以火电厂脱硫脱硝尾液模拟废水为底物,观察研究硫化物推动短程硝化反硝化颗粒污泥对废水处理效果及颗粒污泥变化规律。  [方法]  通过改变反应器供氧条件,在低氧条件下利用脱硫脱硝尾液中高浓度的盐度和硫酸根实现短程硝化过程,厌氧条件下利用硫化物作为电子供体推动自养反硝化实现一体化脱氮。  [结果]  反应器在适应阶段颗粒污泥出现部分轻微破裂,颗粒化程度下降。随着实验进行,处理效率逐步上升,污泥颗粒化程度恢复,在HRT为10 h条件下,可稳定实现90%的总氮去除率。  [结论]  颗粒污泥能够在较短时间内适应脱硫脱硝尾液,能较好应对复杂进水环境并取得较好的处理效果。     

波纹管内流动与传热规律的数值计算

采用三维层流及低雷诺数湍流模型对波纹管内流动与传热性能进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合良好.通过数值计算拓宽了波纹管流动与传热关联式的参数范围,发现在较大雷诺数(RP)范围内波纹管阻力系数随Re的变化趋势表现为指数规律.考察了不同波纹高度、波纹间距对流动与传热的影响,并对模型参数进行了综合性能评价,结果表明:波纹高度对波纹管内流动与传热的影响较波纹间距更显著;波纹管结构的强化传热性能只有在高Re条件下才得以体现,Re越大,波纹管综合性能因子也越高.通过数值计算得到了波纹管流动与传热的最优结构参数及最佳传热雷诺数范围.     

竖直矩形窄缝两相同向分相流动沸腾传热模型

首次对竖直矩形窄缝内的汽液分相流动区提出一维两相同向分相流动沸腾传热模型 ,并进行了数值计算 ,得到不同质量流速下液膜厚度变化和沸腾传热系数等结果。沸腾传热系数的模型预测值初步与已有实验关联式进行了比较 ,两者基本吻合 ,偏差在± 1 4% ;从而证实了液膜导热是竖直矩形窄缝内汽液分相流动区沸腾传热的主导机理。     

SBR反应器中好氧颗粒污泥的培养

在SBR反应器中采用好氧／厌氧交替进行的方式和水力筛分的方法,将絮状的污泥培养成反硝化聚磷颗粒污泥。     

喷枪结构对低温超音速火焰喷涂颗粒飞行特性的影响

建立了低温超音速火焰喷涂传热和流动模型,对喷涂过程的焰流和颗粒的运动加热历程进行了模拟分析.研究了三种不同结构的喷枪对焰流速度与温度分布、不同粒径颗粒飞行特性的影响.模拟结果表明,粒径为20μm的Cu颗粒在撞击基板时能达到临界速度,且温度低于熔点,有利于沉积并减少了颗粒氧化;枪管的扩张率对喷涂颗粒的速度影响不大,而对颗粒温度的影响较大;延长扩张段的长度代替平直枪管有利于在保证颗粒速度的同时提高颗粒的温度.     

木材热解过程中颗粒内部传热模型的探析

木材快速热解液化是农林生物质热化学利用的手段之一.木材颗粒内部的传热控制其快速热解反应,是快速热解工艺优化研究的关键.文中建立了一个二维圆柱体的非稳态传热模型,对木材热解过程中颗粒内部传热进行模拟,并且充分考虑了木材颗粒的各向异性和热解过程中木材热物理性质随温度的变化以及热解过程中反应热、含水率等因素;采用有限元的计算...     

燃料反应器中甲烷化学链燃烧的数值模拟

为了更好地了解化学链燃烧过程中气固流动的特点以及反应特性,基于化学动力学理论和颗粒动理学理论,考虑高颗粒浓度下摩擦应力的影响,运用双流体模型,对燃料反应器内化学链燃烧过程进行数值模拟,得到了燃料反应器内流场特性以及温度场分布规律。模拟结果同时得到了反应器内颗粒所形成的内循环流动结构。     

燃煤锅炉SCR烟气脱硝系统流场优化的数值模拟

对某600 MW超临界燃煤机组SCR系统进行反应器内烟气流动均匀性和飞灰沉积的数值模拟.通过对比进入上层催化剂层烟气速度分布不均匀性,加入飞灰颗粒离散相后,开展烟道内导流板布置形式和导流板结构对SCR反应器内流场以及飞灰沉积的影响研究.结果表明:当SCR反应器入口导流板数目为13时,烟气通过上层催化剂层速度分布较其他3种工况均匀;导流板的弧形板后加装一段竖直直板可进一步引导烟气流动,减小回流作用,烟气进入上层催化剂层时速度更加均匀,综合考虑,弧-直型导流板为最优结构;数目13块的弧-直型导流板结构有利于改善SCR反应器壁面飞灰沉积情况;飞灰颗粒对SCR反应器内流场有一定影响,但改变较小,在实际运行中应进行相应吹灰处理.