油頁巖流化床流化特性及傳熱傳質(zhì)的研究.pdf

1、能源是一個社會和國家發(fā)展壯大的基石和支柱，伴隨著石油使用量的增加，石油資源僅能維持70年左右就會枯竭。應(yīng)對石油枯竭危機(jī)、尋找新生能源，成為各個國家面臨的重大議題。油頁巖富含有機(jī)質(zhì)，可以通過干餾等方式產(chǎn)生油和可燃?xì)怏w，也可以用來燃燒發(fā)電。隨著技術(shù)的進(jìn)步，油頁巖干餾生產(chǎn)頁巖油生產(chǎn)成本的降低，而且其已探明總儲量要比石油還要大，油頁巖資源正漸漸成為石油的替代品。大部分油頁巖含水率較高，造成能耗增大、油質(zhì)下降等不利影響。干餾之前，要使用高溫氣體將

2、油頁巖的水分蒸發(fā)掉。流化床干燥器以其高效的傳熱、傳質(zhì)特點(diǎn)正越來越多的應(yīng)用到油頁巖的干燥過程。對油頁巖在流化床中行為和機(jī)理研究對于更加高效地進(jìn)行油頁巖的干燥，提供了良好的理論基礎(chǔ)，將來可以更好地利用油頁巖資源。
　　受實(shí)驗(yàn)條件的限制，油頁巖顆粒在流化床干燥中的行為和機(jī)理不能進(jìn)行有效地監(jiān)測和測量。本文以雙流體模型和顆粒動力學(xué)理論為基礎(chǔ)建立流化床模型，使用流體力學(xué)軟件耦合用戶自定義函數(shù)(UDF)的方法，對顆粒在流化床中最小流化速度、床層

3、膨脹高度、初始?xì)馀莩叽?、床層壓降、氣固傳熱等進(jìn)行了研究，并得到了以下結(jié)論:
　　小顆粒的完全流化速度和最小鼓泡速度的差要比大顆粒的要大;計(jì)算了不同速度下的床層膨脹高度并且與經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)隨著氣速的增大，床層的膨脹高度近乎呈線性增加;增加氣速，氣泡的初始尺寸也增大，振動有著抑制氣泡增大的作用，提高振動頻率氣泡尺寸減小，提高振幅氣泡尺寸略有增加;床層壓降隨著氣速的增大呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢;在加入振動后，發(fā)現(xiàn)隨振動強(qiáng)度的增

4、大壓降變化不大，壓降標(biāo)準(zhǔn)差曲線隨壓降的增大逐漸變大;床層高度的增加，床層壓降也逐漸增大，而且在床層完全流化后床層高度對壓降的影響最大。
　　氣固傳熱系數(shù)在近布風(fēng)板區(qū)域主要受氣固兩相的溫差控制，在遠(yuǎn)離布風(fēng)板區(qū)域主要受顆粒濃度的控制;在床層所有區(qū)域，顆粒濃度對氣固兩相的熱交換系數(shù)都起著重要作用;在近布風(fēng)板區(qū)域，煙氣的溫度受壁面溫度的影響呈現(xiàn)兩側(cè)低中間高的趨勢，而在遠(yuǎn)離布風(fēng)板的區(qū)域溫度沿徑向分布比較均勻。
　　進(jìn)氣溫度越高流化床的