一种新型流化床换热器理论和实验的研究

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1、摘要流化床换热器具有换热性能优，不易结垢，维护方便等优点，将其用于工业生产中将会减少能源的浪费。针对这一情况，根据国内外对流化床换热器研究的现状，提出了一种新型的流化床换热器的研究方案，利用这种新型的流化床换热器不仅可以满足常规工业生产的换热需要，更重要的是可以对工业低温烟气余热进行有效地回收再利用。这一研究方案的关键基础理论是流化状态下气固两相流与换热管之间的流化换热，本文针对其进行了理论模拟计算和实验研究，解决了如下关键问题：(1)在国内外研究的基础上，首次提出一种新型的流化床换热器装置，并提出了利用该装置对

2、工业低温烟气的余热进行回收的研究方案，利用这种新型的流化床换热器不仅可以减少资源的浪费，获得很高的经济效益，而且可以对空气起到净化的作用。(2)针对流化床换热器的设计要求，对流化床换热器装置做了整体设计，包括壳体、换热盘管、送风管、水系统、旋风分离器以及附属设备等。(3)根据实际流化床换热器中两相流的介质——烟气的物理性质，建立了空气与颗粒的气固两相流数学模型，分析了流化状态下颗粒一空气两相流之间的相互作用力，建立了稠密气固两相流传热模型。根据换热器的结构，取局部空间作为研究空间，并且建立几何模型。采用计算流体力

3、学软件对流态化换热进行模拟计算，以确定各项参数对换热性能的影响。(4)以模拟计算结果为依据，分别以送风速度和颗粒直径为变量，在流化床换热器试验台上进行实验研究，测定各个工况条件下的压力和温度等参数，并将其整合，与模拟结果进行对比，验证该流化床换热器装置的换热特性。关键词：流化床换热器：气固两相流；计算流体力学；数值模拟计算；流化床换热器试验台。青岛理工大学工学硕士学位论文AbstractThestudyshowsthatthefluidizedbedheatexchangerhasalotofadvantages

4、，suchashighheattransferperformance，difficulttoscale，easytomaintenance，etc．Moreenergywillbesavedasthefluidizedbedheatexchangerisusedinindustrialproduction．Inresponsetothissituationandaccordingtodomesticandinternationalresearchstatusofthefluidizedbedheatexchang

5、er,theresearchprogramofanewtypeoffluidizedbedheatexchangerisproposed．Withthisnewtypeoffluidizedbedheatexchanger,notonlytheheattransferofgeneralindustryproductionissatisfied，butalsotheindustriallow—temperaturewasteheatcanbeeffectivelyrecycled．Thekeybasictheory

6、ofthisresearchprogramistheheattransferbetweenthegas—solidflowandtubesinthefluidizedstate．Thispapercarriesouttheoreticalsimulationandexperimentalstudies．Thefollowingkeyissuesaresolved：(1)Basedonthedomesticandintemationalstudy,anewtypeoffluidizedbedheatexchange

7、runitisproposedforthefirsttime．Thewasteheatofindustriallow—temperaturefuegasCallberecycledbythisdevice，SOthatthewasteofresourcescanbereduced．Higheconomicbenefitswillbeobtained．(2)Accordingtothedesignrequirementsforthefluidizedbedheatexchanger,theoveralldesign

8、isdonetothefluidizedbedheatexchangerdevice，includingthefurnace，heatexchangertube，airpipes，watersystem，cycloneseparatingdeviceandaccessoryequipment．(3)Accordingtothephysicalnatureofthetwo—