大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

并流下行循环流化床反应器的气固传热模型

提出了并流下行循环流化床反应器气－固传热模型,并采用稳态传热的实验方法,测定了并流下行循环流化床反应器中,不同操作条件下,轴向颗粒温度分布及气,固相进,出反应器的温度,进而利用Matlab工程数据处理软件回归求得模型参数即气－固轴向截面传热系统及表观传热和的值,并由实验结果回归得到模型参数与操作条件的经验关联式。     

关于空塔流化床内气-固传热问题的探讨

1　前言流化床的传热过程可分为三个部分 :固体颗粒间的传热 ;颗粒与流体间的传热 ;床层与换热元件壁面间的传热 由于颗粒的快速运动使其导热系数极高 ,通常认为整个流化床层内颗粒温度均一 ,因此颗粒间的传热在设计中常忽略不计 .截至目前研究较多的仍是床层与换热元件之间的传热 ,而对固体颗粒与周围气体间的传热仅着重于物理过程 ,认为在出口处气一固达到热平衡 [1-4 ] 这种理论对强放热反应如烧炭再生过程显然是不适用的 结焦催化剂再生时 ,由于焦炭的燃烧而放出大量的热 ,固体颗粒与周围气体间可能存在显著温差 ,忽略这种温差极有可…     

催化裂化再生器内气固两相流动及烧焦反应的数值模拟

在气固两相流动模型的基础上,结合催化剂的烧碳、烧氧反应动力学模型,并考虑相问热量、质量传递对流动的影响,建立再生器气固两相流动及烧焦反应模型,对工业再生器进行模拟计算.结果表明:建立的气固两相流动及烧焦反应模型具有良好的预测性,对工业再生器的计算较好地揭示了再生器内的气固流动状况、组分摩尔分数变化及温度场分布等,结果与实际数据基本符合;模拟时忽略了再生器的内构件,对模拟结果有一定的影响.     

烧结余热回收竖罐内料层传热过程数值计算

罐体料层内气固传热过程是决定罐式回收是否可行的主要因素之一.采用Comsol Multiphysics软件,基于稳定传热前提下,计算了罐体料层内气固传热过程,研究竖罐内的传热规律.研究结果表明:气固比和料层高度是影响料层气固传热的最主要因素,随着气料比增加,烧结矿和气体出口温度逐渐降低,气体所携带的值呈现出先增加后减小的趋势;随着料层高度增加,气料比逐渐下降,气体出口温度逐渐增加,气体携带的值呈现先增大后减小的趋势.针对国内某典型360m2烧结机,配套单罐体,料层高度6～7m,气料比为1 500～1 650m3/t;配套双罐体,料层高度5～6m,气料比为1 360～1 550m3/t.     

描述微纳米多孔复合绝热材料的单元体传热模型

根据硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的微观结构特点,建立了描述材料内气固耦合导热的三维单元体传热模型.通过模型计算对硬硅钙石型硅酸钙、气凝胶及硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了对比研究.结果表明:硬硅钙石型硅酸钙密度是影响复合绝热材料有效导热系数的关键因素,而气凝胶密度的影响不大;在高温下,复合绝热材料的导热系数要明显低于硬硅钙石型硅酸钙及二氧化硅气凝胶的导热系数.     

渣油催化裂化提升管反应器气固两相流动、传热、反应模型的建立

根据提升管气固两相湍流流动模型和渣油催化裂化反应动力学集总模型,全面系统地考虑了气固两相之间复杂的流动、传热、传质以及各种操作因素对催化裂化提升管反应器内化学反应的影响,确立了ｋεｋｐ流动物理模型和渣油回炼油反应集总模型,建立了渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应模型,编制了大型模拟计算程序,并对工业提升管反应器进行了数值模拟计算。     

渣油催化裂化提升管反应器气固两相流动,传热,反应模型的建立

根据提升管气固两相湍流流动模型和渣油催化裂化反应动力学集总模型,全面系统地考虑了气固两相之间复杂的流动、传热、传质以及各种操作因素对催化裂化提升管反应器内化学反应的影响,确立了κ－ε－κｐ流动物理模型和渣油－回炼油反应集总模型,建立了渣油催化裂化提各管反应器三维气固两相流动、传热及反应模型,编制了大型模拟计算程序,并对工业提升管反应器进行了数值模拟计算。     

连续重整径向再生器烧炭区的数值模拟

对连续重整径向再生器烧炭区的化学反应过程及传递过程进行了详细的理论分析 ,建立了烧焦反应的本征动力学方程、催化剂内外扩散模型、床层中传质、传热模型以及气固两相的流动模型 ,并在此基础上建立了错流移动床烧焦数学模型。运用该模型计算了连续重整再生器烧炭区床层内的温度、氧浓度和炭浓度的分布。研究结果表明 ,在床层上部内筛网处出现恒定的高温区 ,通过控制再生循环气中氧气的浓度可以控制床层的最高温度 ,并且两段烧焦有利于减少烧焦所需要的床层长度。模拟计算得到的再生器烧炭区床层温度分布与工业现场测量值基本吻合 ,该模型可用于分析和预测连续重整再生器烧炭区床层的温度、氧浓度和炭浓度分布 ,对设计和生产具有一定的指导意义     

CuO/Al2O3作为载氧剂的流化床化学链燃烧数值模拟

以欧拉-欧拉双流体模型和气固非均相化学反应动力学为基础,嵌入了气固化学反应速率方程和反应内热源项的UDF(自定义函数)程序,对化学链燃烧燃料反应器——鼓泡流化床内气固两相流动及化学反应过程进行了数值模拟,并分析了甲烷进气速度对床内气固两相流动、传热及化学反应速率的影响.结果表明:随着甲烷进气速度增加,床内气固混合更加剧烈,气泡的产生、碰撞和破碎使得气固分布不均,流化质量下降,导致反应器内化学反应速率以及温度分布不均,床内局部存在的高温区域将使颗粒温度过高而烧结,降低了甲烷燃烧效率.     

氧热法电石生产复合床反应器预热区的设计计算

针对氧热法电石生产工艺中复合床反应器预热区高温CO和原料层进行热交换的体系,建立了计及原料颗粒内热阻的移动床气固两相换热模型。重点考察了反应器预热区气固两相温度的分布,计算了不同原料粒径和不同预热区直径条件下,达到反应器换热要求所需要的换热高度,并得到了气固两相温度分布的解析解。结果表明：（1）颗粒粒径较大时（ε的值小于33）,颗粒内热阻成为气固两相换热过程的控制步骤,综合考虑床层透气性和床层压降等制约条件,在可选范围之内应优先选用直径为1cm的原料;（2）移动床气固换热过程主要受控于ε、β和γ这3个无因次参量,并且主要受控于ε;（3）气固两相温度分布的解析解,能为此类颗粒移动床换热过程提供初步设计依据。     

冷却风量影响烧结余热竖罐回收中火用传递系数实验研究

将对流换热器和填充床中火用传递系数的概念引入到竖罐式余热回收工艺中,推导出烧结移动床层火用传递系数公式;在自制的气固传热实验装置上,测定不同工况下罐体料层内气固传热过程的相关数据,研究冷却风量对烧结床层火用传递系数的影响.研究结果表明:冷却风量不变时,平均物理火用传递系数hex,m随矿温的升高而增大;相同平均矿温条件下,当hex,m大于0时,hex,m随冷却风量的增加而增大;当hex,m小于0时,会导致竖罐出口冷风火用值减少,对强化气固换热不利.     

移动床气固流与水平埋管的传热特性研究

对正压差条件下顺重力移动床气体－颗粒流与水平埋管的传热特性进行了实验及理论研究，揭示了埋管表面附近气体颗粒局部流动及换热的特点，建立并简化求解了描述移动床气固流与埋管间传热的物理数学模型，结果表明，细颗粒气固移动床的床层颗粒质量流率是影响传热效果的主要因素，压力作用则是通过改变床层颗粒质量流率及气体渗流率和热容来影响传热的。     

循环流化床中颗粒团浓度沿轴向的分布

循环流化床中存在分散固体颗粒的连续上升气相和相对紧密的颗粒团两部分．颗粒团聚物对气固两相流动、传热和反应等行为有重要影响．通过拟Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ动力学理论研究循环流化床中聚团流动的颗粒数份额沿轴向床高的分布,分析和讨论了气体表观流速、固体循环率等对聚团流动的颗粒数份额沿轴向分布的影响．所得结果可为深入研究循环流化床内气固传热传质和反应模型提供理论基础．     

脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性的研究

分析了脉动流化床中气-固传热特性及干燥特性．研究表明脉动流化床中物料的运动状态,可以看作是其平动、振动和旋转运动的叠加．在一定的气流速度下,处于旋转运动物料的传热效果要比振动物料的传热效果好．将Ranz—Marshall公式应用到在脉动流化床气-固传热系数的计算中,有其局限性．气流温度是影响干燥过程降水幅度的重要参数,床层静止高度及脉动频率对干燥过程的影响很小．当气流速度等于或高于最小脉动流化速度时,床层内的温度分布均匀一致,脉动频率对温度分布的影响很小．     

铁矿氧化球团回转窑三维温度场仿真模型

在分析烟气、窑壁和球团之间的传导、对流和辐射传热,煤粉的燃烧以及回转窑中球团的运动规律的基础上,应用轴向传热模型描述窑内烟气温度分布,应用横截面二维传热模型+轴向传热模型描述球团温度分布,建立回转窑三维温度场模型,开发三维温度场仿真系统,动态显示窑内烟气和球团的温度分布。研究结果表明:模型计算烟气温度命中率在90%以上。     

粗湿颗粒循环床传热的研究

本文对粗湿颗粒在循环流化床中干燥过程的传热传质规律作了实验研究。在不同的表现流速、固体循环率、初始湿含量和颗粒粒径下，沿床高测量了气固相的局部温度，分析和讨论了各种流化参数对传热传质的影响，对粗湿颗粒（Ｇｅｌｄａｒｔ’Ｂ类）循环床提出了一些观点，由此建立的无因次准则方程与实验值吻合较好。     

矿井乏风逆流氧化床温度分布和工作特性研究

为了给矿井乏风逆流氧化装置设计提供理论依据,数值模拟研究了逆流氧化床温度分布和工作特性.结果显示：逆流氧化床内固体蜂窝陶瓷的蓄热和释热效应,使得含甲烷气体成分极低的模拟矿井乏风在其内能够自维持逆流高温氧化.数值模拟中逆流氧化床轴向中心线上M形温度分布特点与实验结果一致.逆流氧化床轴向中心线上温度分布、出口温度值、化学反应速率分布、气固两相间单位容积换热量分布主要受往复半周期、混合气体中甲烷气体质量分数和混合气体质量流量等参数影响.     

环形流化床生物质热裂解反应器的传热分析

 环形流化床热裂解反应器结构紧凑,热效率较高,具有良好的应用前景.本研究对环形流化床内传热过程进行分析.利用解析法,构建了环形反应器稳态传热的计算模型,并用C语言进行编程和求解,得出了反应器各参数随流化气速变化的关系.同时,应用数值法得出相应流化气速下反应器热量损失与壁面温度,并与解析法进行对比.结果显示,反应器在流化气速为0.02~0.24m/s下工作时,随着流化气速的升高,总传热系数上升,燃烧室外壁面温度降低,保温层表面温度升高,单位长度上的热损失呈上升趋势.与传统流化床反应器相比,环形流化床反应器的热损失较低.解析法与数值法得出的结果具有较高吻合性,对于流化床反应器内传热效果的分析具有指导性意义.     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.