流化床技術模擬方法研究

前言
第一篇 基礎知識
1 流化床技術
1．1 流化床技術概述
1．2 流化床技術分類
1．2．1 按分離器工作溫度分類
1．2．2 按分離器結構形式分類
1．2．2．1 采用旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐
1．2．2．2 采用慣性分離器的循環(huán)流化床鍋爐
1．2．2．3 采用組合系統(tǒng)的循環(huán)流化床鍋爐
1．2．2．4 旋渦燃燒分離器的循環(huán)流化床鍋爐
1．2．3 按有無外置式換熱器分類
1．2．4 按物料循環(huán)倍率分類
1．2．5 按固體物料循環(huán)方式分類
1．2．6 按爐膛壓力分類
1．2．7 按工質蒸汽壓力分類
1．2．8 按鍋爐水循環(huán)的方式分類
1．3 流化床反應器內(nèi)氣固特性研究
1．3．1 流化床反應器內(nèi)氣固流動特性研究
1．3．2 流化床反應器內(nèi)氣固燃燒特性研究
1．3．3 流化床反應器內(nèi)氣固氣化特性研究
2 流化床內(nèi)顆粒動理學理論研究
2．1 顆粒動理學理論概述
2．2 顆粒動理學理論的發(fā)展
2．2．1 顆粒二階矩理論
2．2．2 粗糙顆粒動理學理論
2．3 顆粒動理學理論在流化床中的應用
3 流化床內(nèi)氣相大渦模擬方法研究
3．1 大渦模擬方法概述
3．2 亞格子流動模型研究
3．3 亞格子反應模型研究
3．4 大渦模擬方法在流化床中的應用
4 流化床內(nèi)氣固相間作用研究
4．1 氣固相間一階作用力模型研究
4．2 氣固相間二階作用脈動能量模型研究
4．3 氣固相間作用模型在流化床中的應用
第二篇 應用實例
5 氣相大渦模擬一顆粒相二階矩模型
5．1 引言
5．2 氣相大渦模擬模型
5．2．1 氣相可解尺度質量守恒方程
5．2．2 氣相可解尺度動量守恒方程
5．2．3 氣相可解尺度能量守恒方程
5．2．4 氣相可解尺度組分守恒方程
5．2．5 氣相亞格子流動模型的封閉
5．2．6 氣相亞格子反應模型的封閉
5．3 顆粒相速度脈動二階矩模型
5．3．1 顆粒速度各向異性分布函數(shù)
5．3．2 顆粒相流動控制方程
5．3．3 顆粒相反應控制方程
5．4 氣體一顆粒相間作用模型
5．4．1 相間曳力模型
5．4．2 氣固相間二階關聯(lián)項模型
5．5 壁面邊界條件
5．6 本章小結
6 流化床內(nèi)氣固兩相流動特性的模擬
6．1 引言
6．2 低質量流率提升管流動特性分析
6．2．1 模擬工況及條件
6．2．2 模擬結果與Jiradilok等實驗對比
6．2．3 瞬時流動特性分析
6．2．4 濃度與速度特性分析
6．2．5 氣相亞格子湍動能與耗散分析
6．2．6 顆粒相速度脈動二階矩分析
6．2．7 氣相與顆粒相雷諾應力型二階矩分析
6．3 高質量流率提升管流動特性分析
6．3．1 模擬工況及條件
6．3．2 模擬結果與Herbert等實驗數(shù)據(jù)對比
6．3．3 瞬時流動特性分析
6．3．4 氣相亞格子模型比較
6．3．5 氣固相間二階關聯(lián)模型比較
6．3．6 顆粒碰撞彈性恢復系數(shù)影響
6．3．7 氣體表觀速度的影響
6．3．8 顆粒質量流率的影響
6．4 本章小結
7 流化床內(nèi)燃燒過程特性的模擬
7．1 引言
7．2 流化床潔凈煤燃燒特性分析
7．2．1 煤顆粒燃燒過程反應模型
7．2．1．1 煤熱解反應模型
7．2．1．2 碳燃燒反應模型
7．2．1．3 揮發(fā)分燃燒反應模型
7．2．1．4 NQ排放過程反應模型
7．2．1．5 脫硫過程反應模型
7．2．2 模擬工況及條件
7．2．3 模擬結果與Topal等實驗數(shù)據(jù)對比
7．2．4 煤顆粒燃燒過程瞬時結果分析
7．2．4．1 瞬時濃度與速度分布
7．2．4．2 瞬時顆粒相組分質量分數(shù)分布
7．2．4．3 瞬時氣相組分摩爾分數(shù)分布
7．2．4．4 瞬時氣相與顆粒相溫度分布
7．2．5 煤顆粒燃燒過程時均結果分析
7．2．5．1 時均濃度與速度分析
7．2．5．2 時均顆粒相速度脈動二階矩分析
7．2．5．3 時均顆粒相雷諾應力型二階矩分析
7．2．5．4 時均碳燃燒結果分析
7．2．5．5 時均揮發(fā)分燃燒結果分析
7．2．5．6 時均NOx排放結果分析
7．2．5．7 時均脫硫結果分析
7．2．5．8 時均氣相與顆粒相溫度分析
7．3 煤一生物質混合燃燒特性分析
7．3．1 模擬工況及條件
7．3．2 單純煤燃料模擬結果及分析
7．3．3 煤與稻殼混合燃燒模擬結果及分析
7．4 循環(huán)流化床反應器二氧化碳捕集特性分析
7．4．1 模擬工況及條件
7．4．2 實驗對比
7．4．3 模擬結果分析與討論
7．5 本章小結
8 流化床內(nèi)氣化過程特性的模擬
8．1 引言
8．2 Gerber等的生物質氣化過程模擬研究
8．2．1 生物質氣化過程反應模型
8．2．1．1 生物質熱解反應模型
8．2．1．2 焦油熱解反應模型
8．2．1．3 水氣轉換反應模型
8．2．1．4 燃氣氧化反應模型
8．2．1．5 碳的氣化反應模型
8．2．2 模擬工況及條件
8．2．3 模擬結果與Gerber等實驗對比
8．2．4 生物質氣化過程瞬時結果分析
8．2．4．1 初始流化特性分析
8．2．4．2 瞬時濃度分布
8．2．4．3 瞬時氣相組分摩爾分數(shù)分布
8．2．4．4 瞬時氣相與顆粒相溫度分布
8．2．5 生物質氣化過程時均結果分析
8．2．5．1 時均濃度與速度分析
8．2．5．2 時均顆粒相速度脈動二階矩分析
8．2．5．3 時均氣相與顆粒相雷諾應力型二階矩分析
8．2．5．4 時均焦油熱解過程分析
8．2．5．5 時均燃氣氧化分析
8．2．5．6 時均碳顆粒燃燒和氣化過程分析
8．2．5．7 時均氣相與顆粒相溫度分析
8．3 Loha等的生物質氣化過程模擬研究
8．3．1 模擬工況及條件
8．3．2 與Loha等實驗結果的對比
8．3．3 流動特性分析
8．3．3．1 床料流動模型分析瞬時特性
8．3．3．2 顆粒速度分布時均特性
8．3．4 反應模擬結果分析
8．3．4．1 瞬時氣相各組分濃度分布
8．3．4．2 時均氣相各組分濃度分布
8．3．4．3 生物質顆粒濃度分布與溫度場的關系
8．3．4．4 化學反應速率分布
8．3．5 不同生物質氣化模擬結果及分析
8．4 本章小結
參考文獻
附錄 氣相亞格子湍動能方程的推導過程
彩色圖版