Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô phỏng và Phân tích Năng lượng Nhiên liệu Đá và Viên Nén Sinh Khối trong Giường Lơ lửng với Sự Tiêm Không Khí Nóng
Tóm tắt
Trong bài báo này, dòng chảy và truyền nhiệt của viên nén than và viên nén sinh khối đã được nghiên cứu bằng phương pháp phần tử rời – động lực học chất lỏng tính toán (DEM–CFD). Mô phỏng số ba chiều đã được áp dụng và phương pháp DEM–CFD sửa đổi kết hợp với mô hình truyền nhiệt phù hợp tốt với quá trình gia nhiệt trong giường lơ lửng. Tính chất của hạt nhị phân (than và viên nén sinh khối) trong quá trình gia nhiệt được làm rõ qua nhiệt độ hạt, chỉ số trộn và truyền nhiệt. Viên nén sinh khối hình trụ tồn tại trong các vùng rộng lớn hơn, và trạng thái lơ lửng mong muốn đã được đạt được. Nhiệt độ của viên nén sinh khối thấp hơn 10–20 K so với nhiệt độ của các hạt than. Hơn nữa, việc thêm sinh khối có thể ức chế sự gia tăng nhiệt độ và làm trầm trọng thêm sự tương phản nhiệt độ giữa viên nén sinh khối và than. Ngoài ra, viên nén sinh khối hình trụ làm giảm chỉ số trộn của các hạt nhị phân. Chỉ số trộn theo chiều dọc và chỉ số trộn theo chiều ngang giảm từ 0.85 xuống 0.65 và từ 0.85 xuống 0.75, tương ứng. Truyền nhiệt khí-rắn và vận tốc khí theo hướng Z rõ ràng bị ảnh hưởng bởi không khí đầu vào.
Từ khóa
#than #viên nén sinh khối #mô phỏng số #động lực học chất lỏng tính toán #giường lơ lửng #truyền nhiệtTài liệu tham khảo
Abdelmotalib, H.M., Youssef, M.A.M., Hassan, A.A., Youn, S.B., Im, I.T.: Heat transfer process in gas-solid fluidized bed combustors: a review. Int. J. Heat Mass Transf. 89, 567–575 (2015)
Amiri, Z., Movahedirad, S., Shirvani, M., Vahidi, O.: The role of bubble injection characteristics at incipient fluidization condition on the mixing of particles in a gas-solid fluidized bed at high operating pressures: a CFD-DPM approach. Powder Technol. 305, 739–747 (2017)
Bahrami, M., Yovanovich, M.M., Culham, J.R.: A compact model for spherical rough contacts. J. Tribol. 127(4), 884–889 (2005)
Ghuge, N.S., Mandal, D.: CFD analysis for the hydrodynamics and heat transfer in packed pebble bed. Indian Chem. Eng. 58(3), 201–223 (2016)
Gunn, D.J., Hilal, N.: Heat-transfer from vertical surfaces to dense gas-fluidized beds. Int. J. Heat Mass Transf. 37(16), 2465–2473 (1994)
Guo, F., Zhong, Z.: Optimization of the co-combustion of coal and composite biomass pellets. J. Clean. Prod. 185, 399–407 (2018)
Guo, F.H., Zhong, Z.P.: CFD-DEM numerical simulation and experimental validation of heat transfer and two-component flow in fluidized bed. Int. J. Chem. Reactor Eng. (2018). https://doi.org/10.1515/ijcre-2016-0207
Guo, F.H., Zhong, Z.P., Wang, Z.Y., Xie, X.W.: Dynamic properties of two-component particles in dense gas-solid fluidized bed. Fresenius Environ. Bull. 26(4), 2955–2963 (2017)
Holzer, A., Sommerfeld, M.: New simple correlation formula for the drag coefficient of non-spherical particles. Powder Technol. 184(3), 361–365 (2008)
Jerzak, W., Kalicka, Z., Kawecka-Cebula, E.: Co-combustion of biomass and bituminous coal in a fluidized two-bed reactor. Energy Sources A 39(6), 583–591 (2017)
Mandal, D., Sathiyamoorthy, D., Vinjamur, M.: Experimental investigation of heat transfer in gas-solid packed fluidized bed. Powder Technol. 246, 252–268 (2013)
Mandal, D., Sharma, V.K., Pant, H.J., Sathiyamoorthy, D., Vinjamur, M.: Quality of fluidization in gas-solid unary and packed fluidized beds: an experimental study using gamma ray transmission technique. Powder Technol. 226, 91–98 (2012)
Patil, A.V., Peters, E.A.J.F., Kuipers, J.A.M.: Comparison of CFD-DEM heat transfer simulations with infrared/visual measurements. Chem. Eng. J. 277, 388–401 (2015)
Ren, B., Zhong, W.Q., Chen, Y., Chen, X., Jin, B.S., Yuan, Z.L., Lu, Y.: CFD-DEM simulation of spouting of corn-shaped particles. Particuology 10(5), 562–572 (2012)
Rong, D.G., Mikami, T., Horio, M.: Particle and bubble movements around tubes immersed in fluidized beds—a numerical study. Chem. Eng. Sci. 54(23), 5737–5754 (1999)
Serrano, D., Sanchez-Delgado, S., Sobrino, C., Marugan-Cruz, C.: Defluidization and agglomeration of a fluidized bed reactor during Cynara cardunculus L. gasification using sepiolite as a bed material. Fuel Process. Technol. 131, 338–347 (2015)
Sutherland, J.P., Vassilatos, G., Kubota, H., Osberg, G.L.: The effect of packing on a fluidized bed. Aiche J. 9(4), 437–441 (1963)
Tavassoli, H., Peters, E.A.J.F., Kuipers, J.A.M.: Direct numerical simulation of fluid-particle heat transfer in fixed random arrays of non-spherical particles. Chem. Eng. Sci. 129, 42–48 (2015)
Tsuji, Y., Kawaguchi, T., Tanaka, T.: Discrete particle simulation of 2-dimensional fluidized-bed. Powder Technol. 77(1), 79–87 (1993)
Vargas, W.L., McCarthy, J.J.: Heat conduction in granular materials. Aiche J. 47(5), 1052–1059 (2001)
Wong, H.Y.: Handbook of Essential Formulae and Data on Heat Transfer for Engineers. Longman, London (1977)
Yagi, S., Kunii, D., Wakao, N.: Studies on axial effective thermal conductivities in packed beds. Aiche J. 6(4), 543–546 (1960)
Yovanovich, M.M.: Thermal contact resistance across elastically deformed spheres. J. Spacecr. Rockets 4(1), 119–122 (1967)
Zhu, L.L., Zhong, Z.P., Wang, H., Wang, Z.Y.: Simulation of large biomass pellets in fluidized bed by DEM-CFD. Korean J. Chem. Eng. 33(10), 3021–3028 (2016)