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两相流数值模拟及在循环流化床锅炉上的软件实现
王维
Subtype博士
Thesis Advisor李佑楚
2001
Degree Grantor中国科学院过程工程研究所
Place of Conferral中国科学院过程工程研究所
Keyword循环流化床锅炉 两相流 模拟 颗粒流体动理论 软件
Abstract作为一种高效、洁净的能源利用手段,循环流化床锅炉燃煤技术目前还不成熟,缺乏相应的设计、模拟规范。造成这种现状的主要原因在于多相流动及反应过程中在多个尺度上存在的非均匀分布以及由此产生的复杂性。拟流体模型及其封闭理论—颗粒流体动理论可以刻划多相流动及反应过程的微观细节,但目前的发展水平还不足以应用于工业模拟。本着务实和前瞻的精神,本文工作从两方面展开:其一是从微观机理出发,发展并改进颗粒流体动理论封闭的拟流体模型;其二在机理研究基础之上,用拟流体观点建立一套连续分布参数的锅炉模型,模拟循环床锅炉中的流动、燃烧、传热等过程,并进行设计研究。论文主要解决了以下问题:建立了基于悬浮、碰撞、磨擦三种传递机制协同作用的颗粒流体动理论封闭模型。模型可以定性直至定量分析鼓泡流化床中气泡及节涌现象的产生与发展,床层总压降以及颗粒压力的变化趋势。引入了具有凝聚作用的耗散力,通过统计力学的方法得到了凝聚颗粒压力的表达式,修正后的颗粒压力符合实测数据,并且可以解释气固流态化系统中存在的不稳定现象。指出颗粒群所受曳力与颗粒性质密切相关,不同性质的颗粒应采用不同的曳力封闭关系。改进后的模型可以模拟快速流化床中微观的动态颗粒团聚以及宏观的径向环核结构和轴向s型固体浓度分布。应用拟流体模型概念,建立了循环流化床锅炉的连续参数分布模型。模型从整体上将锅炉分成炉膛、循环回路及尾部烟道等几个功能模块,各模块之间通过物流、热流的交换相互联系。模型从求解方法上将流动、传热、反应等过程分开独立考虑,形成模块时再集成祸合。运用循环流化床锅炉数学模型分别对一台0.2MW循环流化床燃烧器及一台容量为75t/h的循环流化床锅炉的运行工况进行了数学模拟。模拟结果在总体上与实际情况相吻合。最后在因素分析的基础上给出了一台75t/h锅炉的优化设计结果。锅炉模拟程序形成了初步的软件包。
Pages183
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1317
Collection研究所(批量导入)
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GB/T 7714
王维. 两相流数值模拟及在循环流化床锅炉上的软件实现[D]. 中国科学院过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所,2001.
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