流化床反应器富氧燃烧的数值模拟

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1、分类号学号M201271074学校代码10487密级硕士学位论文流化床反应器富氧燃烧的数值模拟学位申请人：王喜云学科专业：新能源科学与工程指导教师：靳世平答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalsimulationofoxy-fuelcombustioninfluidizedbedreactorCandidate:WangXiyunMajor:Renewab

2、leEnergyScienceandEngineeringSupervisor:JinShipingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJun，2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在______年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，为了缓解温室气体所带来的全球变暖，流化床富氧燃烧技术成为研究的焦点。本文仅是为一个

4、完善的鼓泡流化床燃烧模拟计算的建立所进行的初步工作。本文采用欧拉-欧拉法描述气固两相间的相互作用，并以（theKineticTheoryofGranularFlow）KTGF模型作为闭合方程，分别进行冷态和热态模拟。化学反应速率主要由阿伦尼乌斯方程描述，而异相反应则考虑扩散速率和固体比表面积的影响，引入效率因子。模拟结果与实验结果或者参考文献的数据进行对比，分析。在冷态模拟中，讨论了射流和湍流模型的影响。气泡的生成、上升、聚合和破碎过程均正常进行，并未受到二者影响，但是射流减小了床料层的压降和孔隙率，提高了气泡的均匀性，增强了局部区域气体

5、的流速，减小了气泡的体积，同时降低了压力的波动幅度；湍流模型则增强了气固的紊乱，打乱了气泡的均匀分布，同时增加了床料层的压降。在热态模拟中，湍流模型增加了整个反应器的压降，同时提高了模拟与实验的吻合度，在模拟过程中应该启用湍流模型；而在化学反应速率方面，脱挥发分的反应速率设置偏大，同相反应反应速率设置偏小，应该予以调整。根据相关分析，对热态模拟进行优化，得到了相对理想的结果。关键词：欧拉法，颗粒动力学，燃烧，化学反应速率I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTOxyfuelcombustionisdevelopedtomitigatec

6、limatechangeresultedfromCO2emission.ThisthesisisapreliminaryworkfordevelopingacomprehensivecombustionmodelofapilotBFB.AnEulerian-Eulerianapproachforgas-solidphase,combinedwiththeKineticTheoryofGranularFlow,hasbeenadopted.CoalcombustionmodelismostlybasedonclassicalArrheniu

7、sexpression.Forheterogeneousreactionincludemassdiffusionresistancebetweengasandparticleinadditionrepresentedbyasimplemodel―effectivenessfactor.Thesimulationresultsarecomparedwithexperimentandapublishedmodelprediction.Coldflowsimulationwithinfluenceofjetandturbulencemodeli

8、simplemented.Inbothmodels,bubblesperiodicallyproduce,growup,coalesceandbreakupregularly.Inmodelw