移动颗粒床中高温气体渗流传热数值计算

针对移动颗粒床中物料层内的高温气体渗流传热现象 ,考虑渗流与传热的相互作用 ,采用局部非热平衡假设建立了多孔介质渗流传热物理数学模型并进行了数值计算 .研究了不同情况下床内填充多孔介质中的流速、气固温度和床层压力损失 .计算结果表明 ,高温热气对移动床颗粒料层的热渗透主要发生在渗流入口端区域 ,增大入口渗流速度以及减小床层物料下移速度将导致物料温度沿床高慢速下降 ,热渗透深度扩大 ,热渗透作用区域内的物料温度水平提高 .在热渗透作用区域 ,孔隙率对流场和压力损失有很大的影响 .研究结果对于移动颗粒床反应器的设计与运行具有一定的参考作用     

回转干馏炉内颗粒间传热特性的数值模拟

将离散元方法与颗粒热传导模型相结合,研究了页岩灰颗粒与油页岩颗粒在回转干馏炉内的混合传热过程,采用混合指数、颗粒平均温度和温度标准偏差作为评价混合传热效果的指标,分析了填充率、炉体转速、油页岩粒径及抄板形式对颗粒间混合传热特性的影响规律。结果表明,炉体转速和油页岩粒径是影响颗粒混合传热效果的主要因素,而填充率和抄板形式对混合传热效果的影响相对较小。当炉内未设抄板时,随着填充率和油页岩粒径的增大,颗粒间分层现象使混合传热效果变差,而随炉体转速的提高传热效果呈现出先增强后减弱的趋势;设抄板时,抄板形式对炉内颗粒间的混合起到不同程度的扰动作用,从而使传热效果得到显著改善。     

乙烯气相聚合中颗粒稳态热质传递模型研究

为考察乙烯气相聚合过程中颗粒内部单体浓度及温度分布,建立并求解了颗粒的稳态热质传递模型：等温等浓度模型和变温变浓度模型。等温等浓度模型假设颗粒内单体浓度及温度均匀分布,仅考虑颗粒边界层的对流传质及传热;变温变浓度模型认为颗粒内存在单体扩散及热传导,同时颗粒边界层与本体进行对流传质及传热。模拟结果表明,粒径小的聚合物颗粒内单体浓度低而温度高;随粒径长大,颗粒内浓度升高温度降低,趋于颗粒外的气相浓度和温度;聚合物颗粒内的温度梯度较小,主要温度梯度集中于颗粒表面与气相界面之间。     

回转干馏炉内颗粒间传热特性的数值模拟

将离散元方法与颗粒热传导模型相结合,研究了页岩灰颗粒与油页岩颗粒在回转干馏炉内的混合传热过程,采用混合指数、颗粒平均温度和温度标准偏差作为评价混合传热效果的指标,分析了填充率、炉体转速、油页岩粒径及抄板形式对颗粒间混合传热特性的影响规律。结果表明,炉体转速和油页岩粒径是影响颗粒混合传热效果的主要因素,而填充率和抄板形式对混合传热效果的影响相对较小。当炉内未设抄板时,随着填充率和油页岩粒径的增大,颗粒间分层现象使混合传热效果变差,而随炉体转速的提高传热效果呈现出先增强后减弱的趋势;设抄板时,抄板形式对炉内颗粒间的混合起到不同程度的扰动作用,从而使传热效果得到显著改善。     

SiO2-乙醇纳米流体重力热管传热性能的试验研究

在Maxwell所提出的关于悬浮液导热系数的模型的基础上考虑了布朗运动、纳米颗粒之间的团聚和固液界面液膜层内液体分子规则排列对纳米流体导热系数的影响,研究了SiO_2-乙醇纳米流体的热传导性能,推导出了纳米流体导热公式,在不同质量分数、不同充液率以及不同粒径下对单管传热进行试验研究。结果表明:改进后的模型导热系数比原模型更大;相同粒径和充液率的纳米流体,质量分数在1.5%时传热效果最好;相同粒径和浓度的纳米流体,充液率32%时传热效果最好;相同浓度和充液率的纳米流体,15～20nm的SiO_2纳米流体传热效果更高。纳米流体的传热系数随着纳米颗粒平均粒径的减小而增大,这与推导的模型结果相符合。     

柱形流化床传热特性的数值模拟

对Shedid等搭建的圆柱体流化床采用欧拉?欧拉法进行三维数值模拟,考察了颗粒球形度、表观进气速度和床料初始堆积高度对流化床内垂直加热壁面与流动床料之间对流传热特性的影响,采用有效导热系数分别计算气相和固相的对流传热系数。结果表明,随表观进气速度增大,流化床内颗粒物料湍流运动加剧,加热壁面平均温度和流体平均温度下降,壁面流体间传热平均温度差减小,壁面流体间对流传热系数增大;随初始床料高度增加,流化床内颗粒与加热壁面的接触面积增大,导致固相平均对流传热系数增大。     

CuO-Al2O3/H2O纳米流体池沸腾传热实验及分析

为探究纳米流体池内沸腾换热特性及其影响因素,利用"两步法"制备了体积分数为0.001%—0.1%的Al_2O_3/H_2O、CuO/H_2O纳米流体以及CuO-Al_2O_3/H_2O混合颗粒纳米流体,并进行池内沸腾换热实验。结果表明:测试的体积分数范围内,纳米流体沸腾换热系数随体积分数的增大而增大,起始沸腾过热度随体积分数的增大而降低,纳米流体的传热强化率随热流密度的增大而减小。实验中,混合纳米流体的传热性能始终优于去离子水和单一颗粒的纳米流体,Al_2O_3、CuO及两者的混合纳米流体沸腾传热系数增强率最高分别达到178.2%,213.2%和253.2%。纳米颗粒的加入对沸腾传热有强化和恶化两方面的作用,在实验的不同阶段,传热效果好坏是热导率、颗粒沉积等共同作用的结果。     

结构化金属填充床传递特性的数值模拟

运用计算流体力学（CFD）与计算传热（CHT）方法,对结构化金属填充床内的流体动力学和传热特性进行了详细的模拟,以预测其流场和温度场.分析了床层结构参数和物性的变化对结构化金属填充床传热性能的影响,发现在Re较小且结构化材料和床层空隙率相同的情况下,气固相之间换热的比表面积越大,传热效果越好.进一步将模拟结果与传统颗粒填充床的压降与传热特性进行对照,从而推断结构化金属填充床具有很好的传递性能.     

多喷嘴喷动流化床内气固两相流动与传热过程CFD-DEM模拟

为研究喷动床内颗粒的流体力学与传热特性，采用计算流体力学-离散单元(CFD-DEM)耦合方法对多喷嘴喷动流化床(IMJSFB)内的颗粒进行数值模拟，将模拟结果与常规喷动床(CSB)对比。结果表明：IMJSFB内颗粒混合与流动特性明显优于CSB，表明侧开孔的存在改善了颗粒流动死区现象。IMJSFB内的颗粒总势能和颗粒总平移动能均低于CSB，侧开孔对主喷嘴气体实现了分流，削弱了喷射区的颗粒运动。当颗粒的传热系数低、热容小、进气温度较低时IMJSFB的优势更显著。     

不同流体Prandtl数时颗粒有序填充床的流动传热性能

对小管径/粒径比颗粒有序填充床进行数值模拟,研究流体普朗特数(Pr)变化及不同管径/粒径比对填充床流动与传热性能的影响。结果表明,颗粒填充通道可分为入口阶段、充分发展阶段以及出口阶段,各个阶段的流动与传热特点不同。在相同雷诺数(Re)时,流动传热充分发展阶段传热系数和压降均随管径/粒径比的增大而增大,且后者增大的幅度大于前者。流动工质的Pr越大,填充床努塞尔数(Nu)越高,而Pr变化对阻力系数的影响可忽略。Pr不同,Nu随管径/粒径比的变化趋势不同,而阻力系数随管径/粒径比的变化趋势相似。     

烧结矿余热回收竖罐内气固传热特性

以自制气固传热实验装置为操作平台,实验研究了烧结矿颗粒填充床内的气固传热特性。结果表明:气体表观流速和烧结矿颗粒直径是影响颗粒床层内气固传热过程的主要因素。气体表观流速越大,颗粒直径越小,床层内气固传热系数就越大。当烧结矿颗粒直径和气体表观流速一定时,床层内烧结矿颗粒温度的升高导致床层气固传热系数的增加和传热Nusselt数的减小。由于计算误差较大,现有的经验关联式不适用于求解烧结矿颗粒床层内的气固传热过程。基于量纲分析法,并结合实验测量数据拟合得出了能够描述烧结矿颗粒床层内气固传热特性的实验关联式,平均计算误差为4.22%,显示了良好的预测性能。     

SiO_2-水纳米流体热管传热性能的实验研究

采用两步法制备颗粒粒径为15nm,体积分数分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、2.0%的SiO2-水纳米流体,并对该纳米流体作为工作介质的热管进行了传热性能实验研究。结果表明:SiO2-水纳米流体的热管具有良好的等温性能,传热性能明显高于水热管的传热性能(提高了1.35～1.70倍),热阻明显低于水热管的热阻(降低了0.58～0.74)。     

流化床-输送床耦合装置中煤颗粒的气力分级

引言流化床内颗粒与流体混合激烈,传热与传质效果好,颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,故流化床广泛应用于燃烧、气化及热解过程中。然而,不同粒径颗粒的流化特征有所差别,且所需要的转化时间及转化温度不同。目前的热解技术使得各粒     

竖直管气固鼓泡流化床传热机理的CPFD模拟

针对细颗粒气固鼓泡流化床中床料与竖直传热管壁面间的传热行为,在前期实验的基础上,采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法从颗粒在传热壁面更新的角度,深入分析了传热特性与壁面气固流动行为之间的关联性。结果表明,模拟得到的传热管壁面颗粒更新通量和基于颗粒团更新模型的颗粒团平均停留时间均能很好解释实验测得的传热系数变化规律,这证实颗粒团更新是影响传热过程的控制性因素。模拟还发现随加热管从床层中心向边壁的移动,加热管周向方向上颗粒更新通量和传热系数的不均匀性都呈增大趋势。随着表观气速的增大,气泡行为导致床层颗粒内循环流率增大,这是导致颗粒团在加热管壁面上的更新频率增大以及床层与壁面间传热系数增大的根源。     

硅粉氮化输送床内气固反应过程数值模拟

以单个硅颗粒氮化反应缩核模型为基础,本文建立了硅颗粒在输送床内反应、辐射与对流传热耦合的数学模型,并借助CFD软件FLUENT对输送床内能质传输过程进行了数值模拟,分析了输送床壁面温度、氮气流量、预热温度、硅粉粒径等因素对输送床内温度场和硅粉氮化率的影响。在数值计算域内将单个颗粒反应过程转化为颗粒群整体反应过程,实时监测颗粒粒径及未反应硅颗粒粒径,为数值模拟颗粒流反应提供一种新思路。当壁面温度高于1723K时,输送床内会出现一高温区加速硅粉氮化反应;反应温度越高、颗粒粒径越小,氮化过程越剧烈,硅粉到达完全氮化所需时间越短。模型表明为使粒径为2.5μm的硅粉达到完全氮化且输送床内最高温度不超过氮化硅的分解温度2173K,应控制输送床壁面温度在1773K,氮化时间在170s以上,预热温度在1273K,粉气质量比为0.2,稀释剂比例为0.5~1。     

颗粒填充床单相流动压降

综述了单相流填充床压降经验关联式,定性和定量分析了流体物性、流体流速、填充颗粒大小与形状、装填方式以及填充床直径与床层空隙率等因素对流动压降的影响,指出不同经验关联式的适用条件和选用判据。     

基于热传导原理的气化炉内高温测量方法研究

受高温熔渣和气流影响,气流床气化炉内的温度测量往往十分困难,需要一种简单准确的方法来测量炉内温度.文中基于一维热传导原理,设计了带吹扫和水冷结构的气流床气化炉内高温测量装置.通过对气化炉壁面传热过程分析,提出了能够估算炉内温度的公式,并利用黑体炉中的实验数据拟合出了公式内的待定常数.在实验室小型水冷壁气化炉内用2种气化...     

渐缩下料段对其上矩形移动床内床层颗粒流动的影响

本文从Ｎｅｄｄｅｒｍａｎ等人的颗粒流动学基本理论出发，结合Ｐｏｌｄｅｒｍａｎ等人对渐缩下料段同颗粒流动分布的研究结果，建立了矩形移动床床内颗粒流动速度分布的关系式，提出了渐缩下料段对其上床层颗粒流动影响临界高度的概念，并分析了改变渐缩下料段几何形状及颗粒与渐缩下料段壁面的摩擦角等因素对临界高度的影响，以期为有效利用移动床提供指导。     

反应器结构对多段气化炉内颗粒分布的影响

针对多段气化炉(上部快速床、下部鼓泡床),采用MP-PIC(Multi-Phase Particle In Cell)方法模拟了多粒径煤粉颗粒的三维全循环流化过程,考察了鼓泡床与快速床床径比及鼓泡床和快速床之间的过渡段高度对气化炉内流动特性的影响。结果表明,基本工况下,大颗粒主要存在于下部鼓泡床中,细颗粒主要存在于上部快速床内,但细颗粒会通过旋风分离器和回料管再次进入鼓泡床参与循环。进入旋风分离器的大部分为半径622 ?m以下的小颗粒,无1216 ?m以上的大颗粒。旋风分离器对小颗粒的分离效率为99.75%,分离效率良好。增大床径比(即减小快速床直径),快速床中气速增大,整个气化床更快达到稳定状态,被夹带到快速床中的颗粒增多,所夹带的颗粒粒径增大。过渡段高度存在一个适当值(炉高0.6~1.0 m),升高或降低过渡段高度,快速床中颗粒浓度均增大,颗粒通量均升高,旋风分离效率降低。     

水平导管内颗粒料层中的热渗透现象研究

本文针对水平导管内填充颗粒料层中的高温气体渗流现象,采用局部非平衡假设建立了多孔介质渗流传热物理数学模型并进行了数值计算。研究了不同情况下导管内填充多孔介质中的流速、气固温度和压力分布。计算结果表明,高温气体对导管内颗粒料层的热渗透作用主要是在渗流入口端区域,增大入口渗流速度以及减少给料量,导致气固温度沿轴向下降速度减慢,热渗透深度扩大,热渗透作用区域内的物料温度水平提高。在热渗透作用区域,孔隙率对流场和压力损失有很大的影响。研究结果对于移动颗粒反应器和输送机的设计与运行具有一定的参考作用。