《陈明海毕业论》word版

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1、枣庄职业学院毕业设计（论文）研究气固流化床捕获CO2姓名陈明海系部应用化工系专业应用化工技术班级08高职三班学号200803010321指导老师庄文2011年5月摘要采用不同的陶瓷粘合剂制备了以Li4SiO4颗粒为主体的3种不同类型的吸附剂。在流化床反应器(内径0.03m)内,分别以N2和混合气(体积分数:空气85%,CO215%)为气相,对吸附剂的最小流化速度和转化率进行了系统研究。并应用计算流体力学(CFD)软件Fluent6.2,采用欧拉多相模型,对吸附剂转化率进行了模拟计算。关键词硅酸锂二氧化碳吸附剂流化床计算流体动力学目录前言11．文献综述21.1课题背景21.2CO2主要

2、捕获技术及研究方向31.2.1吸收法31.2.2吸附法41.2.3膜分离法51.2.4精馏法61.2.5低温分离法71.2.6新兴CO2捕获方法71.3CaO吸收CO2机理81.3.1CaO吸收CO2过程81.3.2CaO吸收CO2机理91.3.3CaO吸收性能的影响因素101.3.3.1添加催化剂对CaO吸收性能的影响101.3.3.2温度对CaO吸收性能的影响101.3.3.3CaO孔隙分布对CaO吸收性能的影响101.3.3.4烟气中成分对CaO吸收性能的影响121.3.3.5循环次数对CaO吸收性能的影响131.3.4装置设备131.4研究内容及预期目标152．流体力学模型及

3、FLUENT的应用162.1流体化技术概述162.2流体力学模型182.2.1本构方程.182.2.2湍流模型202.2.2.1标准k-ε模型212.2.2.2RNGk-ε模型222.2.2.3Realizablek-ε模型242.2.2.4雷诺剪应力模型252.2.2.5代数应力模型262.2.2.6双流体模型262.2.3多相流模型262.2.3.1拉格朗日(Lagrange)法272.2.3.2欧拉(Euler)法272.2.4模型的求解282.2.4.1有限差分法282.2.4.2有限元法292.2.4.3有限体积法292.3计算流体力学软件介绍292.4利用FLUENT进行

4、模拟过程303．结果与分析323.1总体思路323.2数值的确定323.2.1控制方程323.2.2封闭方程343.3边界条件363.4数值方法363.5反应器计算网格模拟373.6实验结果及分析383.6.1最佳气速的确定383.6.2最佳颗粒循环速度的确定403.6.3最佳颗粒直径的确定424．结论45参考文献46附录49致谢50研究气固流化床捕获CO2前言气固流化床是能源、化工、石油、冶金行业中的重要设备[1]。它比传统的反应及燃烧设备除了具有易于控制、传热传质效率高、床温分布均匀等优点外，它的结构相对简单、紧凑，故适于大型操作[2]。由于具有各种优点使它自诞生的几十年来备受人

5、们的关注，但床体内气固两相存在强烈的非线性、复杂性作用使人们对床层内的流动规律尚不十分清楚，从而导致了流化床设备的设计与放大方面存在很多困难。近几年兴起的流体力学方法（CFD）得到了广泛的应用和发展。它可以对设备的尺寸、构件进行优化，在设计设备之前可以根据经验公式粗略建立模型，然后用数值模拟手段进行模拟优化，确定其最佳尺寸和操作条件。模拟时，可以大胆假定流化床内的操作条件，避免了实验过程中可能存在的危险。通过CFD软件，可以分析并且显示发生在流场中的现象，在比较短的时间内，能预测装置性能，并通过改变各种参数，达到最佳设计和操作效果。CFD的数值模拟，能使我们更加深刻地理解问题产生的机

6、理，为设计提供指导，既节省实验所需的人力、物力、时间，又对实验结果的整理和规律的得出起到良好的指导作用。本论文是在实验研究的基础上，将CFD引入到用于CO2捕获的流化床流动特性的模拟研究中，用以对表观气速、固体颗粒循环速度和颗粒直径等因素对分布器区压降、CaO分率CO2分率等的影响规律进行模拟，以期清楚得到局部的流体运动细节，为反应器的放大与设计提供理论指导。第一章文献综述1.1课题背景随着人类社会对能源消耗的增加，我们过度依赖地球上上千万年累积的石油、煤炭、天然气等矿物燃料的燃烧，结果产生的二氧化碳带来了温室效应等全球性环境问题。尤其是2007年l到2月份所出现的全球的气候异常(中

7、国出现的暖冬现象和欧洲出现的突降暴雪)，给各国都带来了巨大的影响。CO2作为主要的温室气体，一旦排放到大气中，最长可生存200年的时间，其增温效应显著，占所有温室气体的60%以上。近年来，随着工业的速发展，越来越多的化石燃料燃烧，以及绿色植被的减少，导致大气中CO2的含量逐年增加。监测结果表明，近100多年来，大气中CO2的浓度增加了约31%。气候变暖不仅仅只是气候和全球环境的问题，而且是一个涉及到人类生存空间、社会和经济发展的重大问题[3]。温室效应日益