循环流化床气固流动冷态数值模拟

论文摘要

未来相当一段时间内,煤炭仍是我国主要的能源。循环流化床具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫以及NOx排放低等优点,因而得到了广泛的应用。循环流化床作为清洁煤燃烧技术方式将在国内外得到越来越多的重视和关注。由于循环流化床技术机理复杂,指导工程实践在很大程度上依赖于传统经验和实验所取得的有限数据,因此,随着计算技术和计算机技术的发展,数值模拟成为弥补传统实验研究不足的重要工具。由于欧拉双流体模型将颗粒离散相处理成连续流体,对颗粒系统求平均,因而大大节省了计算所需的时间成本。本文通过使用欧拉双流体模型对流化床进行了二维冷态模拟,并对循环流化床进行了三维冷态模拟,通过使用Gidaspow曳力模型较好地解释了气固两相之间的相互作用力,得到了较为理想的中心区颗粒向上运动而边壁向下运动的“环-核”流动状态以及上稀下浓的颗粒分布情况,同时通过选取不同的颗粒粒径、颗粒弹性恢复系数及操作气速,探讨了单一参数变化对气固流动特性变化所带来的影响,通过观察炉膛内固相体积份额及压力分布情况并对计算结果进行了相关分析,以期为工程实践提供一定参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.1.1 国际国内能源现状
• 1.1.2 能源结构对燃煤锅炉发展趋势的影响
• 1.2 循环流化床技术发展现状及趋势
• 1.3 循环流化床数值模拟综述
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 循环流化床冷态模拟数值模型
• 2.1 循环流化床锅炉工作过程简介
• 2.2 循环流化床锅炉工作原理
• 2.3 循环流化床气固流态理论分析
• 2.4 气固两相流的数值模拟
• 第三章 流化床二维冷态模拟
• 3.1 FLUENT简介
• 3.2 二维流化床模型
• 3.3 模拟结果及分析
• 3.3.1 时间参数对床内流动的影响
• 3.3.2 颗粒粒径对床内流动的影响
• 3.3.3 弹性恢复系数对床内流动的影响
• 3.4 小结
• 第四章 循环流化床三维冷态模拟
• 4.1 计算模型
• 4.2 计算结果及分析
• 4.2.1 时间参数对气固流动特性的影响
• 4.2.2 不同颗粒粒径对气固流动状态的影响
• 4.2.3 不同弹性恢复系数对气固流动状态的影响
• 4.2.4 不同操作气速条件对气固流动状态的影响
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢