稻壳连续炭化装置中温度分布的实验研究与模拟

摘要

能源是当今工业发展的推动力，而近年来世界能源危机日益加重，能源结构也发生着从化石能源向清洁能源的转变。生物质能源由于储量大可再生的特性已经成为新能源开发的焦点。生物质炭化可以实现生物质能源的合理利用，为了完成炭化过程需要设计出合理的炭化装置，而装置中的温度分布直接影响炭化过程的进行。
　　本文立足于工程应用，设计了一台连续炭化装置并对其内壁温度与炭化过程中热解气体的温度分布进行实验研究。实验中选择自然风干的稻壳为原料，通过对实验数据的处理和分析：得到了连续炭化装置物料处理量的计算公式；连续炭化装置在不同物料处理量下吸放热区间的分布并验证了设备设计的可靠性。本文的研究内容主要从以下几个方面展开：
　　1、实验装置与实验内容
　　实验装置为一台最大物料处理量为11.0kg/h的连续炭化装置，装置筒体总长为6m，物料的输送装置为螺距0.12m的无轴螺旋；实验内容主要包括炭化装置进料量实验和传热实验，首先通过炭化装置进料量实验得到了该连续炭化装置在不同物料处理量下的炭化时间以及物料处理量的计算公式，在此基础之上进行传热实验，主要考察物料处理量在5.0kg/h，6.5kg/h，8.5kg/h和11.0kg/h下，稻壳在连续炭化过程中产生的热解气体的温度在该连续炭化装置轴线方向上的分布规律。
　　2、实验结果与结论
　　通过炭化装置进料量实验，得到了该连续炭化装置物料处理量的计算公式为：Qm=8.46·b·ρ·D2·S·n，并且通过传热实验得到了装置内壁温度与热解气体温度的温差曲线，根据热量供给与温差值变化的关系得到了稻壳在该实验装置中吸放热区域，该区域主要集中在距离装置进口1.667m～2.867m的范围内，最后通过计算得到传热系数相对误差，该误差在允许范围之内，说明此装置的设计是合理的。
　　3、连续炭化装置的温度分布模拟
　　利用Fluent15.0对连续炭化装置中热解气体的温度分布进行模拟，并将模拟结果与实验结果进行对比，对比结果显示两者误差较小，由此说明Koufopanos生物质热解模型能够较好得描述稻壳在连续炭化装置中的炭化过程。可以借助模拟的方法指导设备的设计工作。

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目录

1 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 生物质炭化简介

1.3 生物质连续炭化装置的发展现状

1.4 生物质连续炭化装置传热研究的意义

1.5 本论文的创新点

2 生物质连续炭化装置

2.1 生物质连续炭化的工艺流程

2.2 生物质连续炭化装置设计

2.3 实验装置的调试

3 炭化实验

3.1 炭化装置进料量实验

3.2 传热实验

4 连续炭化装置的温度分布研究

4.1 装置中的温度分布

4.2 装置中吸放热区域划分

4.3 连续炭化装置的传热系数

4.4 本章小结

5 连续炭化装置的温度分布模拟

5.1 模拟软件的介绍

5.2 模拟过程与结果分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢