多尺度褐煤傳熱傳質(zhì)過(guò)程的研究.pdf

1、褐煤是品質(zhì)相對(duì)較差的煤種之一，隨著資源危機(jī)日益嚴(yán)峻，褐煤開發(fā)利用越來(lái)越受到重視，我國(guó)褐煤資源相對(duì)豐富，褐煤處理之前都要經(jīng)過(guò)干燥過(guò)程。褐煤干燥過(guò)程影響因素眾多，作用機(jī)理復(fù)雜，大多數(shù)現(xiàn)有的褐煤干燥研究忽略了多物理場(chǎng)特性。
　　本文將多孔介質(zhì)理論、多尺度理論運(yùn)用到褐煤干燥分析中，目的是研究流化下脫水的狀態(tài)，首先對(duì)流化狀態(tài)的整體采用多相流中的Euler-Euler模型進(jìn)行分析，得到:在進(jìn)口風(fēng)速0.52m/s、固體填充率為40％條件下，顆粒

2、越小整體風(fēng)速也越小，風(fēng)速最值的出現(xiàn)位置由上而下地降低，分層越來(lái)越不明顯;超過(guò)0.64m/s的風(fēng)速對(duì)固相含量分布影響很小。結(jié)果顯示了整體在流化床內(nèi)部的狀態(tài)，為區(qū)域、顆粒以及微尺度分析指明了邊界。
　　在整體研究的基礎(chǔ)上劃分區(qū)域，對(duì)飽和區(qū)域采用Brinkman控制方程，得到飽和區(qū)域在孔隙率為41.25％、滲透率5e-15m2時(shí)，耦合場(chǎng)對(duì)壓力邊界入口區(qū)域的影響比對(duì)整體區(qū)域的影響較大，在距離邊界10-20mm處壓力變化變緩;對(duì)非飽和區(qū)域采

3、用Richards'方程考察了多物理場(chǎng)的影響，得到:壓降坡度隨著孔隙率由4％-14％變化而變大;一定壓降的作用范圍隨溫度升高由邊界往內(nèi)5-10mm處向15-20mm內(nèi)滲透，粘度和密度都對(duì)壓降有影響，粘度影響更大，高溫能促進(jìn)褐煤水分的流動(dòng);15mm左右水頭數(shù)值是高低滲透率面積大小臨界值，臨界滲透率約為0.5e-17m2。區(qū)域結(jié)果對(duì)褐煤流化有一定指導(dǎo)。
　　針對(duì)非飽和區(qū)域再研究個(gè)體，對(duì)褐煤從單顆粒到多顆粒流化與傳熱分析、對(duì)孔隙間水分耦

4、合遷移分析，以及在重力和曳力作用下，從顆粒群角度對(duì)顆粒帶有粒子耗散的追蹤耦合分析，得到:壓差以及氣體流速差隨著顆粒個(gè)數(shù)的增加均有所增加;小尺寸孔隙間水分在傳熱效果方面優(yōu)于大尺寸，不同壓力作用對(duì)相對(duì)變形以及邊界速度影響明顯;適合流化的顆粒度為3 mm;1mm顆粒流化風(fēng)速0.52m/s、進(jìn)料速度0.1m/s以下時(shí)，顆粒的進(jìn)口速度越大流化效果相對(duì)越好;在3mm顆粒物料速度為0.2m/s時(shí)，湍流強(qiáng)度在30-40 m2/s2左右適合流化。針對(duì)褐煤