生物质超临界水流化床气化制氢系统与方法研究

本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞.首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则.应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物.     

双侧进气突扩燃烧室中三维湍流有施回流两相流动的数值模拟

双侧进气突扩燃烧室中三维湍流有施回流两相流动的数值模拟周力行，林文漪，廖昌明（清华大学工程力学系北京１０００８４）关键词：湍流两相流，数值模拟为提高整体式冲压发动机双侧进气突扩燃烧室火焰稳定能力，我们提出了进气管内装设有切向导角的中心管。流场显示及Ｌ...     

煤炭超临界水流化床制氢反应器内颗粒流动及传热特性的数值分析

煤炭超临界水气化是极具发展前景的高效洁净煤转化利用技术,深入研究反应器内流动和传热过程对反应器的设计及优化具有重要意义.本文基于欧拉-拉格朗日方法,耦合化学反应动力学模型,建立了煤炭超临界水流化床制氢反应器的三维瞬态CFD模型,研究了反应器内流动和传热特性、颗粒及产物组分的分布转化规律,得到了煤炭颗粒表面的对流和辐射换热系数,并从传热学的角度,揭示了颗粒粒径对煤炭转化速率的影响机理。     

流化床生物质气化过程的三维数值模拟

建立生物质鼓泡流化床气化过程的动力学三维数理模型,气相采用k-ε湍流模型,固相采用基于颗粒动理学理论封闭模型,并自编化学反应子模型。研究了气化炉内固相体积分数、各相的速度以及气化产物的组分的分布,并预测了水蒸气与生物质质量比(S/B)对气化的影响。在鼓泡床的下段固相和气相的速度均呈现振荡变化,特别是在床高H=0.18 m处,由于物料的加入,两相速度在此附近有较大的振荡。在接近鼓泡床床层表面,固相的速度达到了最大。随S/B的增加CO、H_2的摩尔分数增加,CO_2、CH4的摩尔分数减少,在S/B=3.4时,各气体的摩尔分数趋于稳定。     

溶解与热对流对固体颗粒运动影响的直接数值模拟

对牛顿流体内溶解与热对流对单颗粒在垂直管道中的沉降运动进行了直接数值模拟.流体运动由守恒方程计算,密度和黏性的变化考虑流场温度变化的影响,通过积分黏性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动,溶解引起的相变及其形状的变化由溶解潜热、溶解质量与分散相边界处的温度梯度的关系建立的方程决定.通过颗粒和流体间相互的作用力和力矩及边界条件的施加实现相间耦合.分别模拟了颗粒在等温流体、热流体、冷流体及颗粒溶解四种情况下的沉降过程.结果表明,在一定雷诺数内,热对流产生的颗粒尾迹处涡的脱落以及溶解引起的颗粒表面形态的变化引起了颗粒的横向摆动,并使颗粒沉降速度发生了变化. 关键词： 溶解 热对流 颗粒两相流 直接数值模拟     

超临界水流化床床床层与壁面间传热特性研究

本文基于颗粒动理学理论建立了流化床中的欧拉双流体模型,采用了单气泡沿壁面运动物理模型,从颗粒分布特性、温度分布特性和瞬时传热特性三个方面对超临界水流化床和气固流化床的床层与壁面间传热特性进行了对比研究。研究表明,相同条件下,相对于气固流化床,超临界水流化床中气泡的直径和上升速度都较小;超临界水流化床中床层与壁面间的传热系数与颗粒浓度呈反相关关系,而对于气固流化床则是正相关关系;并且不同于气固流化床,超临界水流化床床层与壁面间传热系数在颗粒浓度较低处对表观速度变化比较敏感。     

蒸汽-冷流体接触冷凝流动的数值模拟

介绍了关于蒸汽-冷流体直接接触冷凝流动与传热的数值计算模型与部分研究结果。用Level Set方法确定蒸汽-冷流体接触界面的位置和形状,建立了对蒸汽和冷流体普遍适用的动量、能量和质量守恒方程,在能量和质量寺恒方程中增加了部分项用于计算蒸汽冷凝所产生的影响。用有限差分法在交错网格上离散控制方程,用Runge-Kutta法-五阶WENO组合格式求解Level Set输运方程,用压力修正的迭代Projection方法求解动量方程,而用SIMPLE方法求解温度控制方程。对算例的计算结果表明,本文所建立的数值计算模型能反映物理现象的宏观特性。根据计算结果,分析了本文模型的优缺点,并指出了今后改进的方向。     

单个球形生物质颗粒热解过程的数值模拟

本文对单个球形生物质颗粒的热解过程进行数值模拟．利用双倒易边界元法和四阶龙格-库塔方法分别对非线性的导热方程和化学反应动力学方程组进行求解．讨论了生物质颗粒的大小与环境温度对热解时间和热解产物中相关组分质量分数的影响．     

两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

文中提出了两相流引射制冷循环系统稳定工作判据,并据此对传统两相流引射制冷循环系统进行了改进,增加了辅助蒸发器以使系统稳定工作.在此基础上,对以R134a为制冷剂的汽液两相流引射制冷循环的系统性能进行了数值模拟,分析了不同工况、不同引射比对系统性能的影响.数值模拟结果表明:在给定冷凝压力和蒸发压力工况下,两相流引射制冷循...     

超临界水生物质催化气化制氢实验系统与方法研究

在分析比较目前国际上较好的几种超临界水生物质催化气化制氢实验系统及实验方法的基础上，成功地设计研制出一套连续式超临界水湿生物质催化气化制氢实验系统，简要介绍了该系统的特点及使用该系统取得的初步实验结果，并对各类实验系统存在的问题及待改进处作了分析．     

超临界水中纤维素气化制氢的实验研究

在500～650℃、20-35 MPa条件下,对超临界水- 纤维素混合物进行气化反应实验,发现压力、温度、反应停留时间、物料浓度等参数对纤维素的气化率和气态产物的组成都有明显影响,得出上述因素的影响规律。结果表明纤维素在超临界水中具有较高的气化率,生成以H2和CO2为丰要成份的气态产物。     

稠密气固两相流中单颗粒所受气动力的数值模拟

本文采用数值模拟的方法计算了稠密气固两相流中单个颗粒所受到的气动力．通过与实验数据的比较分析了数值计算的准确性．对于空间均匀排列的多颗粒分布形式计算了其中单个颗粒所受到的气动力随颗粒空隙率（颗粒浓度）的变化规律．     

基于代数滑移模型的光催化反应器内催化剂颗粒分布特性研究

针对光催化制氢反应器内液固两相流的特点,运用代数滑移模型,对反应器内的催化剂颗粒-水两相流动进行了数值模拟。采用分块的结构化网格,并运用多重网格方法进行求解。通过与前人实验中压力梯度结果的比较,对模型进行了验证,并最终得到了反应器内催化剂颗粒的典型分布及相应的类型图。     

低密度固体颗粒与液体搅拌混合过程的数值模拟研究

低密度固体颗粒与液体的搅拌混合过程广泛存在于许多工业过程中,为建立相对精确的固液两相混合过程数值模拟方法,指导此类搅拌器的设计并优选搅拌结构,本文对三层桨式搅拌槽内的低密度固体颗粒与液体的搅拌混合过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF),选用标准k-ε湍流模式,模拟了三层桨式平底搅拌槽中的流场形态,通过搅拌混合过程的非定常两相流计算得到搅拌过程低密度固体颗粒体积分数分布情况和混合时间,最后与相关试验结果进行了定性比较。结果表明,该搅拌混合过程的CFD模拟可获得较准确的固液流场分布及各项特性参数,计算结果可为低密度固体颗粒搅拌过程提供工艺参考。     

锂（1）／六氟化硫（g）气—液浸没有反应射流和燃烧的数值研究

本文对Ｌｉ（１）／ＳＦ６（ｇ）气－液浸没有反应财流流动和燃烧采用单流体模型及ｋ－ε－ｇ湍流燃烧模型进行了数值研究。针对现有研究的一些不足，本文在物理平面内采用全隐向后积分及乘方格式差分求解了基本方程。得到了速度、温度、密度和气相体积分数等物理量比较合理的详细分布及穿透区形状。从而较深入地揭示了气－液浸没有反应射流流动的流动特征。并由计算结果给出了穿透区长度与其主要影响因素之间的关系式，与相关的一些实验结果是一致的。     

CFBC旋风分离器气固两相流数值模拟与优化

气相利用Euler坐标系下的K-ε／RNG双方程湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标系下的随机轨道模型,考虑双向耦合,对CFBC旋风分离器中较高浓度气固两相流动进行数值模拟,结果表明:采用入口加速段将气固两相流加速到合适的速度,对提高分离效率有重要作用。排气管向产生离体涡旋区方向偏移适当距离,有助于减少涡旋区,改善流场, 减少阻力。虽然收缩锥体有利于形成向上旋流,但对颗粒捕获也有不利的一面。