Lv Wei 1, Li Yan Dong 1, Li Rui Yang 2Liu Jianhua 3Shao Haijiang3
(1. Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Politécnica de Harbin, Harbin 150080, China; 2. Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Energía, de la Universidad Politécnica de Harbin, Harbin 150001, China; 3. Cogeneración Co., Ltd Lanxi, Zhejiang Lanxi 321100)
Resumen: La teoría del flujo de fase, mediante el análisis de las características del proceso de secado de las partículas de combustible de biomasa, el establecimiento de un tubo recto que la transferencia de modelo matemático de masas para la transferencia de calor durante el nivel de corriente de gas de secado, por el método numérico para resolver el modelo, y por la verificación experimental. para cada contenido de humedad inicial del material, la temperatura del aire de entrada y la cantidad de alimentación de los efectos de secado de la biomasa se ensayaron y se analizó.
0 Introducción
La biomasa es sólo superada por carbón, petróleo, gas natural, el cuarto más grande de energía, lo que representa alrededor del 14% del consumo total de energía global[1]En la biomasa de China representó alrededor del 33% de la energía primaria, el carbón es sólo superada por la energía de la segunda mayor[2].
paja Explotación materia prima es una forma importante de energía renovable, pero la humedad materia prima recién cosechado combustible paja es grande, puede dar lugar a deterioro de almacenamiento, y es encendido difícil y una combustión estable en la combustión de la caldera rejilla-disparado directamente. El uso de rejilla superior se ha inyectado en el suelo un cierto porcentaje de los estudiantes más seco de combustible de biomasa, que puede efectivamente resolver estos problemas. problemas de secado de la biomasa en su uso a gran escala de exposición gradual, y ha comenzado un impacto en la quema a gran escala de la utilización de paja de cultivos un problema grave. para lograr agua cruda mayor quema a gran escala de paja utilización del material en capas sobre la parte de las partículas de paja biomasa pulverizados (principalmente granular triturado) la investigación de secado eficaz tiene importancia práctica.
El secado al aire es un método eficiente, continua fluidizado de secado, que se caracteriza como sigue: ① tiempo de secado es corto; ② contacto gas-sólido puede facilitar suficientemente calor y transferencia de masa se lleva a cabo; ③ equipo sencillo, amplia adaptabilidad [3- 5]. De acuerdo con este documento, un modelo matemático del proceso de secado de la biomasa de la teoría del flujo de gas-sólido combustible establecido, el contenido de humedad del flujo de aire del proceso de secado de combustibles de biomasa simulación numérica y la comparación y verificación por experimentos concluyó que los resultados pueden ser Proporciona referencia para el diseño y el análisis del rendimiento del secador de flujo de aire y proporciona una guía valiosa para el proceso de secado real de la generación de energía de biomasa alentado por el estado.
1 hipótesis del modelo
En función de las características del secado al aire, con el fin de facilitar los cálculos matemáticos, secar al aire para hacer algunas suposiciones razonables[6- 8]:
1) el material es esfera uniforme isotrópica;
2) la temperatura inicial y el contenido de humedad del material se distribuyen uniformemente;
3) La contracción del volumen del material durante el proceso de secado es despreciable;
4) La humedad se difunde desde el interior del material a la superficie, y la evaporación tiene lugar solo en la superficie.
5) intercambio de calor de convección entre el aire caliente y la superficie del material, y luego a la conducción de calor dentro del material;
6) Aislamiento del tubo de secado.
2 Modelo matemático[9- 10]
3 solución modelo y verificación experimental
Programación, parámetros físicos de material, el aire y parámetros de vapor, los parámetros iniciales bajo condiciones dadas, el uso del programa principal para llamar a una subrutina (función empleada ode45 unión [11]Para resolver el sistema de ecuaciones, obtenga el contenido de humedad del combustible de biomasa, el contenido de humedad del aire y otros parámetros con la solución numérica de cambio de longitud del tubo y trace la curva correspondiente.
Como puede verse en la Figura 2, la presencia de la prueba y calculados valores son consistentes, pero algunas desviaciones causan desviaciones son: ① modelo se basa en la suposición de establecimiento; contenido resultado de la medición de humedad ② reclaimer combustible de biomasa, etc. Determinación por múltiples efectos, por lo que habrá algunas diferencias de valor, por lo que la simulación de secado puede reflejar la situación real y la tendencia de desarrollo de la humedad partículas de flujo de proceso de un cambio en el conducto de secado del secado.
4 análisis de resultados
Como puede verse en la Fig. 3, la corriente de gas de secado puede dividirse en dos procesos. En la etapa inicial del proceso de secado, la humedad del aire del material y puede variar ampliamente, debido a la velocidad relativa entre las partículas sólidas y el caudal de gas y la diferencia de temperatura de piezas grandes de material pueden ser bien dispersadas en la corriente de gas, toda la superficie del material seco se puede utilizar como un área efectiva de al mismo tiempo que la dispersión del gas y la agitación del material, la superficie de evaporación actualiza constantemente. por lo tanto, las partículas sólidas del aire caliente calor y transferencia de masa entre la fuerza de accionamiento es grande, la fuerza de transmisión de calor y transferencia de masa, más intenso. en esta etapa, el proceso de secado se ha llevado a cabo bastante bien, por lo que esta etapa de partículas sólidas con la humedad y la temperatura de la longitud del tubo de secado de aire caliente disminuir su valor aumenta gran margen; entran en remisión seguido de un proceso de secado, con la disminución de la velocidad y la temperatura de las partículas sólidas y aumentar la temperatura del aire caliente, la velocidad, el aire caliente entre las partículas sólidas y la fuerza motriz de transferencia de masa se reduce, el cambio de tendencia valor de parámetro Para facilitar.
5 factores que afectan el análisis de secado
5.1 contenido de humedad inicial del efecto de secado
En el aire a temperatura 140 ℃, bajo / min de alimentación condiciones de tasa de 1,5 kg, por el contenido de humedad -43% 56% para diferente prueba inicial de secado flash, los resultados de la prueba se muestran en la Figura 4. Como puede verse principalmente en el tubo de secado de secado pre-etapa, 1 ~ etapa 2m rápido secado, después de secado más lento. en el caso de la misma longitud con un tubo de secado, se puede ver mediante la comparación del contenido de humedad inicial, más difícil será la más alta de los requisitos de secado alcanza cuando la operación de secado real, en avance del material a secar en No afecta el uso del caso del secado necesario, para lograr el efecto de secado deseado más rápido.
5.2 temperatura del aire en el efecto de secado
En la velocidad de alimentación banco de pruebas de 1,5 kg / min, el contenido de humedad inicial del material 50%, de acuerdo con diferente temperatura del aire de entrada (100 ~ 150 ℃) para el secado de la prueba de la paja corriente de gas combustible de biomasa, los resultados de la prueba en la Fig. 5. El gráfico puede estar formado visto, al aumentar la temperatura del flujo de aire, la velocidad de secado también se incrementa, el efecto de secado es mejor. esto es porque la temperatura del aire para mejorar los aumentos de gas-sólido diferencia de temperatura, el calor y la transferencia de masa entre los dos exacerban '12'. con el aumento de la temperatura del aire, la biomasa, las partículas de paja aceleran la evaporación de humedad de la superficie, la velocidad de difusión de la humedad interna acelerado, el resultado final es que la velocidad de secado se aumenta. esto sugiere la mejora de la temperatura de entrada de aire de secado es beneficioso.
5.3 material húmedo flujo de masas de impacto de seca
El secado la temperatura del gas es de 140 °] C, el contenido de agua inicial de 50% en masa se ensayaron a variando sólo las condiciones materiales de flujo de masa Los resultados de la prueba muestran en la Figura 6. El cambio en la tasa de flujo de masa de Stock húmedo que se está secando gas -.. Sólida variación de la relación de masas. como puede verse en la figura, que disminuye el flujo de material, es decir, aumenta la relación gas-sólido, las partículas a lo largo de la longitud del conducto de secado aumenta la tasa de secado, el secador a través de una toma de corriente cuando las partículas de humedad reducen significativamente. material de la reducción del flujo significa que el aire más caliente como un medio para eliminar la humedad en el material, la cantidad de vapor de agua contenido en el aire puede aumentarse de manera correspondiente, pero la relación gas-sólido es demasiado alto, la temperatura del gas de escape es demasiado alta dará como resultado, de modo que el calor calor en el aire no puede ser utilizado de manera efectiva, resultando en el desperdicio de energía. además, más alto que el, el flujo de gas de gas-sólido y también hacen que las partículas a secar demasiado rápido, por lo que el tiempo de partículas de residencia en el tubo de secado se acorta, el calor también puede causar no puede ser suficientemente que se utiliza; relación de ayuda gas-sólido, por lo tanto adecuado para mejorar el efecto de secado.
6 Conclusión
Mediante secado de verificación de prueba, simulación y los resultados experimentales de acuerdo, secando modelo matemático es correcta, este modelo puede simular y predecir todo el calor de proceso de secado y las condiciones de transferencia de masa. Los factores que afectan el secado de la investigación y el análisis experimental. La biomasa puede La generación de energía en los problemas reales de secado proporciona una referencia valiosa.
Referencias
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