回转窑内MSW轴向传输和扩散的数学模型和仿真

本文发展了随机颗粒轨道模型并用来预测ＭＳＷ在回转窑内轴向传输和扩散现象，即停留时间分布。模型创新性在于：（１）首次采用颗粒受力矢量分析而非Ｓａｅｍａｎ倡导的几何分析来确定窑内单历程中颗粒的滚落轨迹；（２）充分考虑了ＭＳＷ在回转窑内分离现象，引入参数来表达颗粒滚落过程的随机分布函数。模型计算值和试验结果取得良好的一致，可以为回转式热解或焚烧炉的设计和运行提供依据。     

降膜结晶过程的数值模拟

本文采用数值方法对在工业上有着广泛应用前景的降膜结晶分离过程进行了模拟，提出了一套描述降膜结晶过程的降膜流动、传热、传质及结晶相变相互耦合的以控制容积为基础的有限差分的湍流数值计算模型和算法。本模型的计算结果与以前简化模型的计算结果相比，更符合实验值．     

二维固定床双组分气体吸附的流动传热传质的数值模拟

本文建立固定床吸附过程中流动传热和传质模型,二氧化碳占20%的二氧化碳氮气双组分气体在吸附剂沸石13X上吸附过程进行了数值模拟,并对结果进行了分析.结果表明吸附过程中的温度变化是显著的,对吸附过程的传质影响巨大.通过改变吸附颗粒的大小和传热性能及改变流动过程,从而改变传热过程对吸附分离的影响是显著的.     

煤颗粒热解的传热传质分析

采用分布活化能模型及能量守恒方程对煤颗粒热解的传热传质过程建立数学模型,模型考虑煤热解的吸热效应及挥发分逸出时对流换热的影响.与有关煤粉和大颗粒煤热解的实验数据对比,对模型进行验证.针对煤颗粒的温度变化过程和煤热解过程进行数值分析,研究煤热解的吸热效应、挥发分气体逸出的对流效应、颗粒尺寸等参数的影响.     

多孔圆肋传热传质分析

多孔肋片传热传质过程在自然界中广泛存在,本文对水在多孔圆肋中流动产生的传热传质现象进行了研究,建立了相应的物理数学模型,通过数值计算获得肋片内水的温度和流量分布,以及水沿肋长方向蒸发率的变化。讨论了外界空气温度对多孔肋片中水的流量和蒸发率的影响,并对孔隙率、长径比等因素对肋片传热传质效率的作用进行了分析．     

降膜结晶过程传热传质简化积分模型模拟计算

本文在对降膜结晶分离过程进行传热传质分析的基础上,建立了简化数学模型。文中按时间先后次序分成若干时间流股,并对每一流股按随体坐标自上而下对传热和传质方程进方积分,其中利用稳态充分发展的传热传质公式计算局部、即时的结晶量,进一步将不同时间流股所得结晶量叠加即得到结晶在空间和时间上的分布。文中将计算结果与所作的实验结果进行了比较,二者吻合较好。最后利用本文的计算模型进一步对广泛的影响因素进行了研究,获得一系列有益的结果。     

气流床气化炉壁面熔渣行为模拟

本文对气流床煤气化炉内高温合成气和壁面渣层的流动与传热传质过程进行了分析,建立了渣层流动、传热传质和相变数理模型,采用VOF方法对渣层和气体之间自由界面进行追踪,采用射线追踪方法(DTRM)计算辐射换热,采用焓法计算渣层相变,熔融态渣滴在渣层表面的沉积通过源项引入.应用所建立的数学模型对实验室规模的Texaco煤气化炉进行了模拟.结果表明:气化炉壁面换热系数从上到下先增加再减少最后再增加;炉膛温度升高,固态渣层厚度减少;壁面温度升高,固态渣层厚度减少.     

两元混合物反重力流蒸发传热传质数值研究

近年来微槽内的液体流动和传热受到了广泛关注,成为新的研究热点。本文在对热润湿作用下水平螺旋管表面反重力流形成及其流动特性进行探索的基础上,建立了适用于水平螺旋槽管壁面二元混合物反重力流蒸发传热传质耦合的物理模型。模拟结果表明,由于液膜内部存在着传质,径向有明显的浓度梯度,从而降低了蒸发传热的温度推动力。酒精溶液的浓度越...     

基于MP-PIC模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

本文以多相流质点网格模型(MP-PIC)为基础,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了流化床煤气化过程的三维可压缩数理模型,该模型同时考虑了稠密气固流动,传热传质和相内、相间的化学反应。通过不同操作参数下模拟计算,获得反应器内的流型、气体组分分布、化学反应速率变化等规律。模型计算所得的出口气体组分与实验结果进行了比较,数值模拟与实验吻合。     

蒸发式冷凝器管外流体流动与传热传质强化

蒸发式冷凝器是一种高效散热设备,能源危机和水环保促进了它的应用.提出了扭曲管强化管外水和空气流动及传热传质,测试了圆管、椭圆管、扭曲管等三种水平管蒸发式冷凝器的流动与传热传质性能,结果表明,扭曲管间为有序的可控制水流,分布均匀,脱落速度快,更易形成柱状流,管表面水膜厚度比现有圆管和椭圆管小;传热传质系数随冷却水喷淋密度及风速的增大而增大,但冷却水喷淋密度增大至一定值后,对传热传质系数基本没有影响;扭曲管的传热传质系数高于椭圆管,特别是圆管,总结了扭曲管传热传质系数经验式.     

非碳化热厚固体逆流水平火蔓延热解特性

根据反应边界层理论,解析热解表面传热传质过程,依据热厚固体内部温度分布,给出其热解表面传质数B-number函数以及热解模型。并以4 mm厚PMMA平板为对象,进行不同送氧量和不同车速燃烧实验,通过记录火焰长度、火焰距离热解表面的高度、蔓延速度、质量损失率以及底板温度等数据,推演热解表面热通量,表面传质数等热解动力学参数的变化规律,研究结果为解释热厚固体表面燃烧的发生、发展以及状态转条件奠定理论基础。     

水泥回转窑内NO生成及其分布规律研究

本文在气固流动、煤粉燃烧和NO生成数学模型的基础上,对水泥回转窑内物料烧成过程的物理化学反应热效应采用分区段拟合的方法,建立了一套描述水泥回转窑窑内过程的数学模型。并对某3000吨／天生产能力的带四通道燃烧器的水泥回转窑进行了数值模拟,得到了回转窑内气体速度场、气体温度和组分浓度沿窑长的变化规律,对窑内NO生成进行了深入研究。研究结果表明:水泥回转窑内NO生成按机理可分为热力型NO和燃料型NO,由于窑内存在着高温、富氧环境,热力型NO为主要生成方式;热力型NO和燃料型NO生成过程存在着相互抑制作用。     

造纸污泥在回转窑中热解的试验研究

本文在自行设计的小型外热式回转窑试验装置上进行了污泥热解试验,考察了污泥在不同热解连温下三种形态热解产物的产率,分析了污泥在热解过程中热解气体的成分和热值的变化特性以及热解半焦的品质。采用表观动力学模型对热解气体的试验数据进行计算,结果表明用该模型描述热解气体的析出是合理的。     

Solids Movement in Rotary Kilns in the Slumping Regime: Model Using a Control Plane Parallel to the Steepest Descent

A new approach is proposed to model the bulk movement of solids in rotary drums operating at low rotation speeds, in slumping and rolling regimes. The model yields an equation similar to Saeman's equation, but which is valid also for the slumping regime and active area in the rolling regime. The model was developed for constant depth using a control surface containing the steepest descent direction, so that any contribution from sliding particles to flow rate can be neglected. By considering an appropriate virtual kiln, the model is extended to the more general, variable depth situation.     

A model for the isothermal reduction of iron ore with coal char

Of the various commercially successful processes for direct reduction of iron ore, rotary kiln processes have been found to be the most promising under the Indian context. Reduction of iron ore by coal in a rotary kiln takes place in two stages: (a) reduction of iron ore by carbon monoxide: Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂; (b) gasification of carbon of coal by CO₂:C+CO₂=2CO. In the present paper, kinetic equations have been developed for reduction of iron oxide by carbon monoxide and gasification of coal char by carbon dioxide. These kinetic equations have been used to develop a mathematical model for reduction of iron ore with coal char in a rotary kiln. The model can predict the degree of reduction () with time (t) at a given temperature of solid (T_s) and the ratio of fixed carbon to total iron content in the charge (C_fix/Fe(T)) for reduction of iron ore with coal char of known reducibility and reactivity, respectively. The values of the degree of reduction predicted by the model have been compared with the results of the experiments conducted in a laboratory rotary kiln.     

Continuous synthesis of YBa2Cu3O6+x by thermal explosion in a rotary kiln

Continuous synthesis of YBa₂Cu₃O_6+x superconductor was conducted in a rotary kiln. Dense pellets or loose powder of a stoichiometric mixture of copper, barium peroxide, and yttrium oxide were fed into a heated rotary kiln causing ignition on the whole outer surface followed by an inward movement of a combustion front. Following this thermal explosion, the pellet was post-treated (sintered) at 900 to 985°C as it moved along the kiln, and a product containing about 95 wt% YBa₂Cu₃O_6+x was obtained. The impact of the thermal-explosion temperature, the post-treatment temperature, the pellet density, and the total residence time in the kiln on the product quality were studied. The best thermal-explosion temperature was found to be 800°C, the best post-treatment temperature was 985°C, and the total residence time in the kiln of 100 minutes was sufficient for the pellet to reach equilibrium.     

防热材料起泡现象的物理建模和计算方法研究

一些烧蚀试验发现特定配方的有机涂层防热材料在受到加热时,在有机物热解时除产生通常的炭化层外,在热解区附近还会出现较严重的起泡物理现象,在防热层内部区域形成很明显的较大泡沫,使防热层厚度增加,改变了防热材料的传热性能和物理模型,减缓了热量向内部结构的传递,降低内部结构的温升,对防热结构设计非常有利.本文细致分析了外部加热时有机涂层的热解烧蚀过程,初步建立防热材料起泡现象的物理模型和控制方程,数值模拟了起泡现象对内部温度场结果的具体影响,并与试验结果进行了比较.     

模拟危险废物颗粒回转窑内运动特性试验研究

危险废弃物在回转窑内的运动特性研究是危险废弃物处理处置研究的一部分,本文分析了影响危险废弃物在回转窑内运动特性的主要因素,并采用模拟危险废物颗粒,通过实验的方法研究了回转窑倾角、转速、给料率对物料停留时间、填充率和体积流率的影响。     

裂解吸热反应对乙烷超临界传热的影响

本文对圆管内超临界状态下乙烷的湍流传热过程进行了数值模拟,分析了乙烷高温裂解对壁面热流密度、平均温度以及对流换热Nusselt数的影响。计算结果表明:考虑乙烷高温裂解吸热反应,管内平均温度会降低,出口处温度降低可达135 K;壁面热流密度则会显著增加,热出口处可增加近2倍;热裂解反应改善了超临界对流换热效果,Nusselt数可提高约20%。在本文计算条件下,经典的对流换热关系式可准确适用于不考虑热裂解反应的情况,而对于考虑裂解吸热反应的超临界乙烷传热情况则误差较大。