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煤粉干燥管内气固两相流动的数值模拟与实验研究

作 者: 于连丽
导 师: 郭仁宁
学 校: 辽宁工程技术大学
专 业: 热能工程
关键词: 煤粉干燥 气固两相流 FLUENT 数值模拟
分类号: TK124
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


我国褐煤资源丰富,高含湿量的褐煤直接用于燃烧,不仅锅炉燃烧不稳定,而且电厂效率也很低;高水分使褐煤只能在当地使用,不能长距离运输,这样极大地限制了褐煤的开采规模。因此,开发先进的褐煤干燥技术和设备,对于提高褐煤市场竞争力,降低发电成本具有重要意义。本文从理论模型、数值模拟和实验研究三个方面分析研究了煤粉干燥管内气固两相流动的特性。基于两相流理论,提出了含湿煤粉颗粒气流干燥过程的三维数学模型,模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化。利用软件FLUENT6.2对煤粉干燥管内气固两相流流场进行了数值模拟,得到了气固两相流动的温度场、压力场、速度场分布以及煤粉颗粒在干燥管内的分布情况,分析了干燥过程中影响煤粉含湿量的因素,为煤粉干燥提供了理论依据,并在实验中得到了证实,从而对工业生产具有重大的指导意义。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-23
  1.1 概述  10
  1.2 国内外研究现状与趋势  10-16
    1.2.1 我国干燥技术的现状  10-13
    1.2.2 国外干燥技术的现状  13-14
    1.2.3 干燥技术的发展趋势  14-16
  1.3 气流干燥的特点和适用范围及气流干燥器的分类  16-21
    1.3.1 气流干燥的特点  16-17
    1.3.2 气流干燥的适用范围  17-18
    1.3.3 气流干燥器的分类  18-21
  1.4 本项目研究的目的、意义和内容  21-23
    1.4.1 本项目研究的目的和意义  21
    1.4.2 本项目研究的内容  21-22
    1.4.3 本项目研究的创新之处  22-23
2 计算流体动力学概述  23-38
  2.1 计算流体动力学简介  23-26
    2.1.1 计算流体动力学的应用领域  23-24
    2.1.2 CFD 的求解过程  24
    2.1.3 常用的CFD 软件简介  24-26
  2.2 流体动力学控制方程  26-33
    2.2.1 质量守恒方程  26-27
    2.2.2 动量守恒方程  27-29
    2.2.3 能量守恒方程  29-31
    2.2.4 组分质量守恒方程  31
    2.2.5 控制方程的通用形式  31-33
  2.3 对控制方程的进一步讨论  33-35
    2.3.1 湍流的控制方程  33
    2.3.2 守恒型控制方程  33-34
    2.3.3 非守恒型控制方程  34-35
  2.4 求解传热问题的能量方程  35-38
3 气固两相流数值模拟的研究  38-51
  3.1 湍流流动的数值模拟方法  38-41
    3.1.1 直接数值模拟(DNS)简介  39-40
    3.1.2 大涡模拟(LES)简介  40
    3.1.3 Reynolds 平均法(RANS)简介  40-41
  3.2 气固两相流湍流模型  41-43
    3.2.1 湍流流动模型  41-42
    3.2.2 气固两相流动模型  42-43
  3.3 流场计算的SIMPLE 算法  43-45
  3.4 气固两相流动颗粒的受力分析  45-49
  3.5 气流与颗粒间的传热  49-50
  3.6 研究气固两相流应注意的问题  50-51
4 煤粉干燥管内的数值模拟与结果分析  51-69
  4.1 褐煤煤粉干燥过程模型的建立与网格划分  51-54
    4.1.1 建立模型的假设条件  51
    4.1.2 FLUENT 软件的概述  51-53
    4.1.3 FLUENT 的前置模块GAMBIT 的简介  53-54
  4.2 褐煤煤粉干燥过程的数学模型  54-56
  4.3 建立离散化方程  56-57
  4.4 求解器的选择  57-58
  4.5 模型边界条件的设置  58-60
  4.6 计算监控图  60
  4.7 煤粉干燥管内气固两相流的流场模拟  60-68
    4.7.1 温度流场分析  60-62
    4.7.2 速度流场分析  62-64
    4.7.3 压力流场分析  64-66
    4.7.4 煤粉颗粒分布  66-67
    4.7.5 煤粉湿度分析  67-68
  4.8 本章小结  68-69
5 煤粉干燥的实验研究  69-77
  5.1 实验装置与方法  69-72
    5.1.1 实验装置  70
    5.1.2 系统流程  70
    5.1.3 工作原理  70-71
    5.1.4 实验方法  71
    5.1.5 干燥效果检验  71
    5.1.6 实验过程中应注意的问题  71-72
  5.2 实验结果分析  72-73
    5.2.1 输送效果分析  72
    5.2.2 燃爆性检验结果  72
    5.2.3 干燥效果分析  72-73
  5.3 实验结论分析  73-76
  5.4 实验存在的问题  76-77
6 结论  77-79
参考文献  79-82
作者简历  82-84
学位论文数据集  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 传热学
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