模擬超臨界水環(huán)境下煤氣化所用換熱器的研究

【摘要】：針對在超臨界水環(huán)境下進行煤氣化過程所使用的管殼式換熱器,建立了在管程和殼程內(nèi)同時存在物料流動和換熱的三維管殼式換熱器模型,利用CFX軟件(計算流體力學(xué)分析軟件)對管程和殼程中物料的換熱和相變過程進行了模擬研究,成功應(yīng)用IAPWS IF97(國際通用工業(yè)用水和水蒸氣熱力性質(zhì)計算公式)數(shù)據(jù)庫模擬了超臨界水的物性狀態(tài),闡述了管程內(nèi)物料從亞臨界相到超臨界相的轉(zhuǎn)變過程。利用已有的實驗結(jié)果對模型進行了驗證。模擬結(jié)果表明,隨著殼程內(nèi)物料流量增大,殼程壓降和傳熱系數(shù)隨之增大;殼程出口溫度增大的速率漸趨平緩;當換熱器板間距從117 mm增大到150 mm時強化傳熱效果并不明顯,同時大大增加了殼程的流動阻力;在壓力為23 MPa,溫度達400-600℃的操作條件下,換熱器中輻射傳熱影響較大,進行數(shù)值模擬時不應(yīng)忽略這部分的影響。研究指出:換熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要綜合考慮傳熱和煤顆粒沉積的影響。 【作者單位】： 中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司;
【關(guān)鍵詞】： 管殼式換熱器 數(shù)值模擬 超臨界水 煤氣化
【分類號】：TK172
【正文快照】： 引言近些年來,在超臨界水環(huán)境下進行低溫催化煤氣化反應(yīng)過程,用來制造清潔能源(氫氣和天然氣),引起了國內(nèi)外大量學(xué)者的關(guān)注和研究[1-2]。其中換熱器是超臨界水煤氣化過程中必不可少的熱交換設(shè)備,通常用來作為加熱反應(yīng)器進口冷物料的預(yù)熱器,同時也用作反應(yīng)器出口熱產(chǎn)物的冷卻換

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