煤氣化爐激冷室內(nèi)氣液固三相熱質(zhì)傳遞規(guī)律研究

【摘要】： 煤氣化技術(shù)是燃煤高效、潔凈利用的有效手段。Texaco水煤漿氣化技術(shù)是目前世界上最先進的煤氣化方法之一。水煤漿和氧化劑在氣化室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生高溫的合成氣和熔融態(tài)的灰渣,合成氣主要成分包括H2、CO和CO2,另外還有少量的H2S等其它氣體。從氣化室出來的合成氣要經(jīng)激冷室冷卻增濕。高溫合成氣和熔融態(tài)灰渣,在激冷室內(nèi)與水直接接觸驟冷,同時發(fā)生相變和傳熱,即熔融態(tài)灰渣冷凝固化,高溫合成氣急劇降溫并增濕,過程中氣、液、固三相間的熱質(zhì)同時傳遞規(guī)律研究是至關(guān)重要的相關(guān)環(huán)節(jié)。從理論上對氣液固三相系統(tǒng)中不同相間的熱質(zhì)同時傳遞進行分析和研究,尋求合理解決和處理不同相間熱質(zhì)傳遞的方法與途徑,建立描述氣液固三相系統(tǒng)中存在熱質(zhì)同時傳遞的數(shù)學模型,針對氣液固三相系統(tǒng)中熱質(zhì)同時傳遞相關(guān)的科學問題的研究,采用數(shù)值實驗的方法研究和探索高溫、高壓條件下氣液固三相系統(tǒng)熱質(zhì)同時傳遞的特征與規(guī)律是文的主要研究內(nèi)容。 本文以Texaco氣化爐激冷室為研究對象,針對激冷室內(nèi)部的氣、液、固多項復雜流動和傳熱傳質(zhì)過程建立數(shù)學模型,對激冷室中下降管內(nèi)的流動狀況、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞進行了模擬計算。包括對下降管內(nèi)壁水膜流動、下降管內(nèi)部合成氣與激冷水之間的熱量傳遞、激冷水受熱后相變蒸發(fā)以及灰渣顆粒在激冷室內(nèi)部的流動狀況進行模擬研究。模擬結(jié)果揭示激冷室內(nèi)部的熱、質(zhì)傳遞的一些規(guī)律,提出了影響下降管內(nèi)壁水膜覆蓋的因素,影響下降管內(nèi)部的換熱因素以及灰渣的在激冷室內(nèi)的流動特性。 【關(guān)鍵詞】：Texaco氣化爐 激冷室 輻射換熱 vof模型 顆粒軌道模型 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TQ546
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題的研究背景9-10
• 1.2 煤氣化技術(shù)綜述10-13
• 1.2.1 國外三代煤氣化技術(shù)10
• 1.2.2 煤氣化技術(shù)的分類10-12
• 1.2.3 國內(nèi)開發(fā)狀況12
• 1.2.4 Texaco 氣化爐的特點12
• 1.2.5 問題的提出和研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的目的與研究內(nèi)容13-14
• 第二章 Texaco 氣化爐激冷室物理模型14-18
• 2.1 Texaco 氣化爐和激冷室的結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 簡化物理模型15-18
• 第三章 數(shù)學模型和構(gòu)建數(shù)值平臺18-27
• 3.1 連續(xù)相數(shù)學模型18-22
• 3.1.1 多相流控制方程18-20
• 3.1.2 單相粘性流體控制方程20-22
• 3.2 離散相數(shù)學模型22-24
• 3.3 質(zhì)量傳遞方程24
• 3.4 邊界條件的處理24-26
• 3.5 數(shù)值平臺的構(gòu)建26-27
• 第四章 下降管內(nèi)壁面降水膜流動特性的研究27-35
• 4.1 下降管物理模型和工作狀況27
• 4.2 計算條件27-35
• 4.2.1 二維模型27-28
• 4.2.2 三維模型28
• 4.2.3 雷諾數(shù)的計算28
• 4.2.4 網(wǎng)格的劃分與數(shù)值算法28-29
• 4.2.5 二維計算結(jié)果與分析29-30
• 4.2.6 三維計算結(jié)果與分析30-35
• 第五章 下降管內(nèi)傳熱傳質(zhì)研究35-54
• 5.1 不同輻射模型的討論35-37
• 5.1.1 DRTM 模型35
• 5.1.2 P1 模型35-36
• 5.1.3 Rosseland 模型36-37
• 5.2 常壓工況計算條件37
• 5.3 高壓工況計算條件37
• 5.4 模擬結(jié)果37-52
• 5.4.1 觀察面的選取37-38
• 5.4.2 常壓工況下計算結(jié)果38-42
• 5.4.2.1 無輻射條件下計算結(jié)果38
• 5.4.2.2 DTRM 模型下的計算結(jié)果38-40
• 5.4.2.3 P1 模型計算結(jié)果40-41
• 5.4.2.4 Rosseland 模型計算結(jié)果41-42
• 5.4.3 高壓工況下不考慮水蒸發(fā)計算結(jié)果42-47
• 5.4.4 高壓工況下考慮水蒸發(fā)結(jié)果47-48
• 5.4.5 沸騰相變的局部模擬48-52
• 5.5 模擬結(jié)果分析52-54
• 第六章 灰渣的流動狀況研究54-59
• 6.1 氣固兩相流動的研究方法54-55
• 6.1.1 歐拉－拉格朗日方法54
• 6.1.2 歐拉雙流體方法54-55
• 6.2 激冷室內(nèi)氣固兩相流動的模擬方法55
• 6.2.1 連續(xù)相模擬方法55
• 6.2.2 離散相模擬方法55
• 6.2.3 計算簡化條件55
• 6.3 物理模型55-56
• 6.4 模擬結(jié)果56-59
• 6.4.1 連續(xù)相模擬結(jié)果56-57
• 6.4.2 離散相模擬結(jié)果57-59
• 第七章 研究總結(jié)與結(jié)論59-61
• 參考文獻61-63
• 作者在碩士研究生期間發(fā)表論文和獲獎情況63-64

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