气流床气化炉托砖架温度分布研究

托砖架用于支撑耐火砖的重要，高温会降低其强度，造成耐火砖塌陷的生产事故，所以温度分布研究至关重要，建立了通用三维传热模型，应用有限单元法，计算了不同结构和不同工况下托砖架的温度分布，结果表明：在托砖架上部增加20mm耐火纤维会较大幅度降低托砖架最高温度，在炉壳外部增加翅片也能降低托砖架最高温度，但幅度不大，如果既增加耐火纤维又增加翅片将会对托砖架起到良好的保护作用。     

GSP气化炉内多相湍流反应流动模拟研究

采用涡耗散概念(EDC)模型,对某化工厂的GSP气化炉内多相反应流场进行了数值模拟研究.计算中采用Realizable k-ε湍流模型对雷诺平均后的N-S方程进行封闭;采用离散相随机轨道模型来模拟气化炉内煤颗粒的弥散运动;采用P1模型对燃烧的辐射传热进行模拟.计算结果表明:气化炉内为强旋射流流场,颗粒在气化炉顶部回流区...     

煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理,总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况,包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维）,给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论,以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况,结果显示主要组分模拟误差较小。     

气流床气化炉操作温度的探讨

通过探讨气化炉操作温度的影响因素,建议依据气化炉型、煤质、目标产物煤气组成等主要因素,建立气流床气化炉操作温度评价模型,为气化炉运行提供直接的适宜的操作温度,旨在延长气化炉的运行周期和使用寿命,提高气化装置运行的经济性。     

气流床气化炉炉体三维传热模型研究

从通用三维传热模型出发,研究了气流床气化炉炉体的三维传热模型,应用有限差分法进行了求解,以德士古气体炉炉体为具体实例,研究了炉内温度、环境温度、耐火砖的导热系数变化对气化炉炉壁温度造成的影响。结果表明,该方法可以有效地计算出气化炉炉体上任意一点的温度,为气化炉的设计、运行,维护提供理论依据。     

气流床气化炉水冷壁结渣特性的实验研究

搭建了小型气流床水冷壁气化炉实验平台，进行水冷壁结渣实验，验证了“以渣抗渣”的思想，为气化炉水冷壁衬里的工业应用提供理论依据．研究了炉内火焰温度、壁温、循环水量等因素对渣的分布及形态的影响，以及渣层对水冷壁的保护作用．结果表明，熔渣对炉壁保护作用明显；循环水影响着水冷壁的正常运行；炉内温度及壁温是影响渣形态和渣分布的主要因素．     

IGCC气化炉炉温的测算方法

由于气流床气化炉内温度较高,环境复杂,受高温熔渣和高温气流的影响,直接测量炉内温度较为困难。因此,以热传导模型为基础,通过对气化炉烧嘴罩传热过程的分析,提出估算气化炉内温度的公式,并以此计算出温差与气化炉内温度的分段曲线。与现有气化炉温度分段曲线的对比结果表明:该方法能够更为准确地估算炉膛温度,适合气化炉内温度控制。而且,该方法不需要额外增加任何设备。     

多喷嘴对置式气化炉内颗粒挥发分火焰可视化研究

基于实验室规模多喷嘴对置式水煤浆气化炉及其可视化装置,研究了气化炉喷嘴平面非射流区颗粒挥发分燃烧过程。结合图像处理技术,在气化条件下对粒径小于300 μm颗粒挥发分火焰尾迹形态及变化过程进行分析。研究结果表明,颗粒挥发分火焰非典型包络型火焰,而是形成挥发分火焰尾迹。颗粒挥发分尾迹形态受颗粒脱挥发分所处阶段和颗粒相对于气流的运动状态的影响,随时间不断变化。颗粒挥发分最大火焰尺寸随颗粒粒径增加而增加。气流床气化还原性气氛条件下颗粒挥发分燃烧时间较颗粒在富氧气氛中燃烧时间显著增加。     

基于混合模型的气流床气化炉建模

为了提高在煤质改变及工艺参数波动条件下气流床气化炉出口结果的预测精度,分别采用机理模型、广义回归神经网络（GRNN）模型以及混合模型对气化炉进行建模,其中混合模型由GRNN模型和机理模型构建,结合两种不同的煤样对三种模型的预测结果进行分析。结果表明：三种模型均可以较好地对气化过程进行模拟;其中在煤种固定的情况下混合模型关于气化温度和CO、CO₂及H₂含量的预测误差为0.18%和0.25%、1.72%及0.43%,与机理模型和GRNN模型相比误差更小;在煤种改变的情况下混合模型关于出口气体结果的预测最接近实际生产数据,误差为0.81%和0.11%、2.53%及0.42%。证明混合模型在煤种改变及工艺参数波动条件下可以有效地对气化过程进行模拟,在很大程度上提高了机理模型和GRNN模型的预测精度。     

撞击式气流床技术在新型气化炉中的应用

论述了发展先进气流床气化技术的必要性,介绍了了水煤浆的气化过程、撞击流技术的特点及其在新型气化炉中的应用。     

几种高灰熔点煤用于气流床气化性能的探讨

分析了几种高灰熔点煤应用于气流床气化炉时存在的问题,提出了添加助溶剂降低灰熔点的方法,讨论了添加助溶剂后对气化性能的影响,总结了针对灰熔点过高时气流床气化的解决方案。     

表面温度测量方式对喷雾冷却表面传热特性的影响

喷雾冷却在工业过程中应用广泛,制冷剂喷雾是激光皮肤手术中实施表皮冷保护的必要手段。为提高冷却效率,需要通过表面温度的测量反推表面传热特性。为探索不同表面温度测量方式对实验结果的影响,搭建了瞬态喷雾冷却实验台,分别使用磁控溅射薄膜热电偶（TFTC）、丝状热电偶（FTC）和片状热电偶（STC）研究了R404A制冷剂喷雾环氧树脂表面传热特性的差异。实验结果表明,磁控溅射薄膜热电偶（TFTC）热响应性能最佳,能准确及时地反映表面温度的瞬态变化且可与热通量变化准确对应。丝状热电偶（FTC）和片状热电偶（STC）属于间接测温,温度变化存在明显滞后,影响热通量、对流传热系数等表面传热特性的精确分析。薄膜溅射热电偶测温是准确研究瞬态喷雾冷却表面传热过程的可靠手段,可为临床治疗提供理论指导。     

基于热传导逆问题方法预测材料热物性参数

建立了一种应用Levenberg-Marquardt迭代过程求解非线性热传导逆问题用于预测材料热物性的方法.以平板内的一维非稳态热传导为研究对象,在准确的数值计算结果上施加非均匀随机误差来模拟瞬态温度实验数据,应用该方法分别对热传导系数为常数、热传导系数和容积比热容为常数以及热传导系数和容积比热容为温度的函数3种情况进行了预测.参数预测结果表明,方法对基于瞬态实验方法进行热物性预测具有良好的适应性,并适用于分析多类热传导逆问题,该方法还能为优化实验提供有效信息.     

气流床气化炉的CPFD数值模拟

利用CPFD(computational particle fluid dynamics)模拟方法对三维、全尺寸的气流床气化炉进行了模拟计算,建立起了适用于CPFD模拟方法的气化模拟模型。模拟结果与实验数据相一致,说明模型基本准确且CPFD模拟方法适用于气流床气化过程的模拟。借由CPFD模拟方法给出了颗粒相在气化炉中的具体反应历程及颗粒停留时间的概率分布;结果表明,在单喷嘴顶喷的气化炉中,同时存在颗粒相的轴向流动短路及返混,短路主要发生在炉中心区域;颗粒在炉中心区域反应剧烈而边壁区域反应则很缓慢,而且从气化炉流出的第一股短路颗粒主要由充分反应了的粉煤颗粒构成。     

水冷壁气流床气化炉渣层热应力数值模拟方法的改进

固态渣层能够保护气流床气化炉的水冷壁,防止其受到高温合成气直接辐射以及液态熔渣的侵蚀。本文提出一种数值模拟渣层热应力的改进方法,并应用该改进方法对降温阶段渣层热应力的变化进行模拟研究。在渣层热应力的数值模拟研究中,经常假定水冷壁渣层的热应力变化基于一个固定的参考温度（比如环境温度25℃）。然而对于降温阶段的水冷壁气流床气化炉,一个固定的参考温度值并不能表征渣层"无应力"的初始状态,在此基础上计算将会得到一个不合理的渣层应力分布结果。针对该问题,提出了一种改进方法：将水冷壁渣层分割为多个子计算域,每个子计算域内单独设置参考温度,以此实现在整个水冷壁渣层上施加一个近似为降温初始时刻的参考温度分布,从而使渣层在降温初始时刻处于"无应力"状态。同时,对前人文献中的三维水冷壁渣层结构在降温过程中的热应力变化情况进行计算,以此测试改进方法的准确性,改进方法得到的模拟结果与其他参考文献得到的渣层热应力变化趋势一致。     

多元醇二元体系纤维复合相变材料的传热性能

多元醇热传导系数较低,纤维复合相变材料将纤维材料与多元醇联合起来以改善多元醇的传热特性。FLUENT 数值计算软件用于模拟多元醇二元体系PE/TRIS 的贮热温度场。通过实验验证,模拟时建立的物理模型是可信的。模拟结果显示,插入多元醇的铜纤维可改进多元醇的传热性能,通过铜纤维传递的热量和通过容器壁传递的热量相当。为了进一步提高多元醇的热响应特性,有必要插入与底部加热板平行的铜纤维。     

分级供氧气流床气化炉冷态流场的数值模拟与实验研究

采用标准k-ε湍流模型,运用SIMPLE算法对分级供氧气流床气化炉炉内的流场进行了数值模拟,并对实验测量结果与数值模拟结果进行比较,得到两者吻合的结果。通过对模拟结果进行分析,发现炉膛内存在回流区,并不是一个简单的平推流;二次喷嘴的开启对喷嘴所在面的流场有较大影响;同时二次喷嘴的高度对炉内流场分布也有影响。     

轴向导热对微通道内传热特性的影响

以去离子水为工质,在当量直径为155.3 μm的三角形硅基微通道中进行了传热特性的实验研究;采用轴向导热与总加热量的比值和轴向导热准则数来分析轴向导热对微通道内传热特性的影响;基于实验结果,对入口段长度进行了计算。根据红外热像仪的测量结果,局部壁面温度沿流动方向上呈非线性规律分布,并计算得出局部Nusselt数沿流动方向上的分布规律。轴向导热与总加热量的比值的变化范围为0.106～0.275,表明轴向导热对微通道内传热特性的影响显著,特别是在Reynolds数较小的情况下。对轴向导热准则数进行了新的修正,在热流密度与入口温度相近的情况下,轴向导热准则数随Reynolds数的增加而减小。     

基于实心圆柱面热源模型的岩土热物性测试方法

一维实心圆柱面热源模型比现有的线热源模型和空心圆柱面热源模型能更好地描述竖直地埋管换热器与周围岩土的的传热过程。利用一维实心圆柱面热源模型结合参数估计方法建立了一种可用于现场测量确定岩土热物性参数的方法。利用该方法对实际工程进行了测试分析,结果表明该方法得到的地下岩土热物性参数可信,可以用于工程设计。     

基于最小二乘法预测的导热反问题求解

根据体表红外热像图获得体内异常热源信息可抽象为一个含有未知内热源的导热反问题,其求解过程需要对计算区域内温度场进行反复计算,对于复杂的三维物理模型反演过程耗时较长。采用粒子群算法用以反演未知参数,并结合最小二乘法对部分粒子位置对应的目标函数值进行预测。在反演过程中,对远离群体的粒子进行位置的重新分配,避免计算资源的浪费。分析不同预测系数对粒子搜索过程的影响,采用了线性递减的预测系数。数值验证结果表明：基于最小二乘法预测的粒子群算法能在保证反演精度的前提下减少导热问题计算次数,缩短反演所需时间。