郭斯茂
,
郭烈锦
,
聂立
,
金辉
,
葛志伟
,
吕友军
,
房慧
工程热物理学报
本文成功建立了煤超临界水气化动力学模型,其中包括煤在超临界水中热解、液化、固相残碳及液化产物的蒸汽重整等均相和非相反应.该动力学模型能准确反应煤在超临界水中气化特征.在前述第一部分工作的基础上,耦合该气化动力学模型,对煤在超临界水流化床中气化过程进行了建模.通过该模型研究了宽温度参数范围下反应器内典型反应速率、反应组分分布演变规律,揭示了反应器内部化学反应特征与气化规律.研究加深了对超临界水流化床内煤气化过程的认识,对超临界水流化床反应器的优化、放大以及实际运行具有指导意义.
关键词:
煤气化
,
超临界水气化
,
流化床
,
气化反应动力学
,
数值模拟
郭斯茂
,
郭烈锦
,
聂立
,
金辉
,
葛志伟
,
吕友军
,
房慧
工程热物理学报
煤的超临界水气化是极具发展前景的高效洁净煤炭转化技术.本实验室发明新型超临界水流化床反应器,避免了管式反应器中出现的结焦堵塞现象,实现了高浓度煤浆的高效连续气化.本文对超临界水流化床反应器内的物理过程进行了数学建模,并对宽广的温度参数范围下反应器内温度场、流场、以及颗粒停留时间演变规律等进行数值模拟分析,揭示了反应器内部各物理场的特征,加深了对超临界水流化床内流动传热过程的认识,对反应器的运行与设计具有理论参考价值.
关键词:
煤气化
,
超临界水气化
,
流化床
,
数值模拟
吕友军
,
韩强
,
赵亮
,
魏利平
,
张西民
,
郭烈锦
工程热物理学报
本文在压力23～27 MPa,温度360～420℃的参数范围内,研究了固定床与流化床的流动阻力特性。实验结果表明：传统的计算固定床压降的Ergun公式在超临界水条件下仍可适用,实验值与Ergun公式计算值的平均误差为13.3%。基于固定床及流化床流动阻力特性实验结果拟合了一个适用于超临界水条件下计算流化床最小流化速度的关联式,实验结果与计算结果的平均误差为3 1%。本文研究为超临界水流化床反应器的参数设计和运行提供有用依据。
关键词:
超临界水
,
流化床
,
阻力
,
最小流化速度
张佳
,
吕友军
,
张西民
,
白博峰
工程热物理学报
本文以水为工质,不同粗糙度平板作为加热壁面,对有无超声波作用下的过冷池沸腾换热特性进行了实验研究.结果表明:有超声波辐射时,自然对流及沸腾起始阶段强化作用较强,有效消除了光滑加热面上形成的壁温过冲现象;在高热流密度段超声波对沸腾传热影响很小,一定声强下光滑表面沸腾传热甚至出现了阻碍作用.
关键词:
超声波
,
过冷沸腾
,
表面粗糙度
,
换热特性
郑鹏飞
,
吕友军
工程热物理学报
超临界水流化床是一种新型的高效生物质气化反应器,其两相流动特性与传统气固流化床有很大差异.本文采用离散颗粒模型(DEM)和欧拉模型耦合的方法,对超临界水流化床和传统气固流化床的两相流动特性进行了对比分析研究.研究结果表明:当表观流速略大于最小流化速度时,传统气固流化床即进入鼓泡流化状态,而超临界水流化床中表观流速大于最小流化速度后床层先均匀膨胀,然后才达到鼓泡流化状态;超临界水流化床的床层压降波动小于传统气固流化床;相同流化数(u/umf)条件下,超临界水流化床具有更高的床层膨胀高度;鼓泡流化状态下,气泡直径随床层高度的上升而增大;相同流化数条件下超临界水流化床的气泡当量直径小于传统气固流化床.
关键词:
DEM
,
超临界水
,
流化床
刘茂龙
,
吕友军
,
白博峰
,
苏望
,
闫晓
,
肖泽军
工程热物理学报
在本实验参数范围内可将孔隙流道内空气/水两相流动划分为泡状流、泡状一弹状混合流、弹状流、弹状一环状混合流和环状流五种流型.本文修正后的Tung/Dhir流型转变模型与实验符合较好.依据单相流动压降数据,对Ergun公式参数进行了拟合,提出了适用于本实验特点的单相压降公式.并在此基础上利用渗透率系数提出了两相流动压降计算经验公式,与前人的公式相比,适用范围更广,计算误差也较小.
关键词:
球床
,
流型
,
压降
,
相对渗透率
吕友军
,
郭烈锦
,
张西民
,
金辉
工程热物理学报
本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞.首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则.应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物.
关键词:
生物质气化
,
超临界水
,
制氢
,
流化床
,
系统设计
魏利平
,
吕友军
,
魏进家
工程热物理学报
超临界水流化床反应器可以有效气化湿生物质并且高效产氢.超临界水流化床反应器工作的表观流速比较低,颗粒与流体之间的自然对流换热是主要的传热方式.本文通过Boussiesq模型和真实物性流体模型模拟研究了层流条件下单颗粒与超临界水在拟临界点附近的自然对流换热.由于物性变化的影响,颗粒表面附近呈现高速度梯度、高表面涡量和高温度梯度的现象.临界水导热系数和比热的变化对拟临界区的自然对流传热起主导作用,Grashof数和平均Nusselt数在对数坐标下为线性关系.
关键词:
超临界水
,
单颗粒
,
自然对流
,
流化床
魏利平
,
吕友军
,
郭烈锦
工程热物理学报
本文基于欧拉双流体模型和颗粒动理学理论,对超临界水流化床反应器内气固两相流特性进行数值模拟,模拟获得了超临界水流化床反应器内颗粒分布特性和最小流化速度,分析了表观速度、压力、温度、初始床层高度对超临界水流化床流动特性的影响.本文的研究对超临界水流化床反应器结构的设计及操作条件的优化具有重要的指导意义.
关键词:
超临界水
,
流化床
,
反应器
,
数值模拟
肖鹏
,
郭烈锦
,
吕友军
工程热物理学报
混合对流热损失是影响太阳能与生物质超临界水气化耦合制氢腔式吸热器热效率的关键因素之一。本文以动力工程多相流实验室建成的生物质超临界水与太阳能聚集供热耦合制氢腔式吸热器为研究对象，对腔式吸热器混合对流换热进行了数值模拟研究。通过使用RNG惫一￡湍流模型，研究了制氢吸热器在外界风吹掠环境下的混合对流热损失，获得了腔式吸热器在不同风速、风向吹掠下的混合对流换热准则Nusselt数。模拟结果表明，侧向风与侧迎向风对腔内对流热损失影响最大，当风速超过某一数值（Richardson数〉1），外界风诱发的强制对流会在对流热损失中占主导作用，且随着风速增加，混合对流热损失随Re提高而增大。
关键词:
太阳能
,
混合对流
,
热损失
,
制氢腔式吸热器
