Li Zhihe, Cui Xibin, Bai Xueyuan, Yi Weiming, Li Yongjun
Abstract: Legge di trasferimento di calore tra le particelle di materiale e palline calore supporto solido laureato ceramica, particelle fatte con caratteristiche di dispersione del calore panca e il trasferimento di calore convettivo particelle di biomassa con sfere in ceramica tra le sfere in ceramica ed il gas termovettore studio sulle caratteristiche di scambio termico tra gli esperimenti sono stati analizzati utilizzando il metodo analitico e il metodo RMC coefficiente di correlazione di scambio termico convettivo di singole particelle e le sfere di ceramica sono stati 291.3W aria / (m 2· ° C) e 200.3W / (m 2· ° C), l'equazione del criterio per determinare il trasferimento di calore del portatore di calore a sfera in ceramica e il gruppo di particelle di biomassa è Nu c= 176 + 0.079Re cE Nu c= 22.97 + 0.2251Re b, fornisce una base teorica per lo studio della legge sulla pirolisi della biomassa da riscaldamento a base di calore solido.
introduzione
Fisico-chimiche nella pirolisi reattore biomassa è un processo complicato influenzato il flusso di processo in fase particellare, calore multi-interfase gas-solido e di massa e cinetica di reazione chimica durante termicamente, cioè il trasferimento di calore a flussi di particelle. trasferimento di massa, trasferimento di massa e di calore durante cracking termico. Così, per rivelare pienamente il meccanismo di pirolisi della biomassa, le particelle devono fluire dalla fase di un multi-fase gas-solido calore e di massa e cinetica chimica biomassa pirolisi tre Ricerca completa Allo stato attuale, lo studio del trasferimento di calore che coinvolge le particelle è per lo più in letto fluidizzato e reattori a letto fluido circolante. [1~ 5]E per la biomassa di cracking termico meccanismo in un processo di riscaldamento termovettore solidi ad alta temperatura relativamente pochi gli studi, mentre legge il trasferimento di calore aiuta a studiare e ottimizzare la comprensione scientifica del meccanismo del processo di pirolisi.
caratteristiche di scambio termico convettivo e caratteristiche di scambio termico tra le particelle di biomassa con sfere in ceramica studio sperimentale delle particelle veicolo calore e gas vettore di calore (gas di pirolisi invece di aria nel prodotto) particella qui utilizzando una dispersione di calore tra sé banco secondo i dati sperimentali, utilizzando il metodo analitico e metodi analitici coefficiente adimensionale di trasferimento di calore per convezione tra le particelle medie di calore e il calcolo analisi dell'aria singola ed sfere in ceramica analisi termica e di gruppo particella veicolo convezione nella biomassa è determinato L'equazione del criterio di trasferimento del calore del gruppo di particelle pone le basi per lo studio della legge sulla pirolisi della biomassa da riscaldamento a base di calore solido.
1 banco prova e materiali
Struttura banco studio dispersione di particelle dello scambiatore di calore mostrato in figura 1 uno schema, comprendente principalmente sfere di ceramica termovettore, particelle di toner di tubo pescante alimentatore biomassa, il dispositivo di separazione di particelle, un computer sistema di rilevamento della temperatura. Il suo principio di funzionamento è : sfere in ceramica riscaldati ad una temperatura predefinita del vettore di calore, nel serbatoio rapidamente ceramica alimentatore profondità e controllo della temperatura, e alimentando la biomassa dalla polvere alimentatore elicoidale alimentato dall'alimentatore del termovettore tubo ibrido goccia della sfera scende lungo, in modo che si verifica lo scambio termico. particelle miste nel dispositivo di separazione che separa l'estremità inferiore della zona di discesa, sfere di ceramica e polvere di biomassa cadde in diversi contenitori per la raccolta e un data temperatura termocoppia di tipo T Acquisizione: la temperatura del gas viene estratta dalla termocoppia di scarico in corrispondenza di ciascun punto di campionamento del debitore.
Downcomer usando lunga 1.600 millimetri, preferibilmente costituito da un diametro interno della prestazione di isolamento tubo 110 millimetri PVC. Per ridurre la perdita di calore del muro, la parete interna del tubo collegato ad uno spessore di schiuma isolante 25mm, l'uso di parete esterna dell'ugello alluminio era calda. verso il basso dal beccuccio 100, rispettivamente 400, 800, 1200 e 1500mm5 punto in cui la termocoppia T-guaina posizionata per misurare la temperatura del tubo di gas.
Nell'esperimento, la sfera di ceramica è una sfera normale con un diametro di 2 mm e la biomassa è una polvere da stiva di 60-80 maglie di mais.
2 risultati sperimentali
sfere in ceramica ad una temperatura di 90 °.] C, le portate di massa di 1,0, 1,2, 1,4 kg / min per il trasferimento di calore per convezione tra sfere di ceramica termovettore sperimentale e l'aria, prima e dopo l'inizio del tubo pescante all'interno dello scambiatore di calore aria e il trasportatore di calore, ed infine la temperatura dei dati sperimentali riportati in tabella 1. nel flusso del vettore di calore, un rapporto in massa grezza ceramica di palle e materiale sono 15: 1, 20: 1, 25: 1 scambio termico tra il vettore termico e le particelle di biomassa sperimentali I dati sperimentali di trasferimento del calore delle particelle del vettore di calore e le particelle di biomassa sono mostrati nella Tabella 2.
3 analisi e discussione
sfere di ceramica termovettore, particelle di biomassa nello scambiatore di calore ad aria e il condotto di scarico appartenenza fenomeni di flusso e di trasferimento termico multifase, esiste tra le particelle e le particelle, la collisione tra le particelle e la superficie della parete del contatto tra la convezione termica, le particelle di ricambio dell'aria Calore e trasferimento di calore della parete del tubo alla radiazione delle particelle: lo studio sperimentale del flusso di particelle PIV [6]: In aggiunta al tubo vicino alle pareti laterali, due tipi di particelle durante la discesa della parete tra la probabilità di collisione è molto piccolo, e una parte del materiale calore parete isolante conducibilità termica delle allegate trascurabile particelle in collisione con la parete trasferimento di calore; e non esiste sfere di ceramica durante la discesa collisione, e quindi indipendentemente dal tempo di collisione termoconduttivo contatto trasferimento di calore tra i granuli sferici ceramica. È emerso che il flusso di particelle, sfere in ceramica e particelle di biomassa riempie il tubo, bloccando l'altro, anche se queste radiazioni, Tuttavia, il trasferimento di calore si annullano a vicenda, e quindi non può essere considerato gli effetti di trasferimento di calore per radiazione. MansooriZ anche considerato sistema granulare denso, a meno di 600 ℃, l'influenza del transfer calore radiazione è molto piccola, non può essere considerata [7]In questo modo, nell'analisi si deve prendere in considerazione solo il trasferimento di calore convettivo della sfera ceramica e dell'aria all'interno del tubo.L'analisi del trasferimento di calore per convezione è l'analisi e la soluzione del coefficiente di trasferimento termico convettivo.
3.1 Coefficiente di trasferimento termico convettivo delle singole particelle del vettore di calore
3.1.1 Metodo analitico
Si presume che quando il trasportatore di calore a sfera ceramico scambia calore con l'aria nel downcomer, il calore rilasciato al tempo tc viene assorbito dall'aria, quindi
3.1.2 Metodo di associazione RMC
Il metodo RMC è stato proposto da RanzWE e MarshallWR nel 1952. [8]l'equazione è
Con i due metodi, dati sperimentali calcolate secondo il coefficiente di trasferimento di calore per convezione tra l'aria e il vettore di calore sfere di ceramica come mostrato nella Tabella 3. Metodo di analisi in cui i dati di temperatura è calcolata in entrata e uscita del vettore di calore e sfere di ceramica dell'aria e quindi può essere visto come il coefficiente medio di trasferimento di calore in tutto il discendente. RMC e metodo sono basati sui parametri di movimento e parametri fisici allo sbocco del condotto di scarico, è il coefficiente di trasferimento di calore locale, per cui v'è una grande differenza tra i due.
3.2 Analisi del trasferimento di calore dei gruppi di particelle
3.2.1 Analisi di equilibrio termico
. Sfere in ceramica, v'è una relazione mostrata nella figura 2 in equilibrio termico tra la polvere biomassa e tre dell'aria all'interno del condotto di scarico, e lo sfere di ceramica in polvere materie prime, uno scambiatore di calore, una temperatura elevata sfere di ceramica emettono calore, la temperatura viene abbassata; biomassa polvere assorbe calore La temperatura aumenta, l'aria all'interno del downcomer assorbe anche il calore e la temperatura sale.
3.2.2 Equazione del criterio di trasferimento del calore del gruppo di particelle portanti il calore della sfera ceramica
Il trasferimento di calore all'interno del sistema di particelle è molto complesso, singola particella legge trasferimento di calore non è il sistema di reazione durante la particella, ad esempio, è diminuita a causa delle diverse distanze variabili del moto delle particelle, con conseguente velocità relativa tra la fase gassosa e fase particellare cambiano ;. Nel frattempo, le particelle in diverse posizioni spaziali saranno diversi a causa della temperatura, velocità e quindi incidono trasferimento di massa e calore, le particelle vengono analizzati con un singolo trasferimento di calore equazione criterio coefficiente e le particelle non sono adatti per il trasferimento di calore del sistema deve essere utilizzato La quantità caratteristica dei parametri di sistema del gruppo di particelle viene utilizzata per calcolare il numero di criteri.Per il trasferimento di calore del sistema di gruppi di particelle, il diametro equivalente del gruppo di particelle e la velocità caratteristica possono essere utilizzati per l'analisi e il calcolo.
Secondo i dati sperimentali in Tabella 1 e il metodo di analisi di equilibrio termico sopra menzionato, il numero di Nusselt e il numero di Reynolds del gruppo di particelle portanti di calore di sfere ceramiche in varie condizioni di lavoro sono calcolati come mostrato nella Tabella 4.
Secondo Nuc e Re nella Tabella 4 cIl valore della relazione lineare ottenuta dalla regressione lineare utilizzando il software di elaborazione dati Oringin810 è mostrato in Fig. 3. Come visto da Fig. 3, Nu cE Re cIl numero ha una buona relazione lineare.
3.2.3 Equazione del criterio di trasferimento del calore del gruppo di particelle di biomassa
Il metodo di elaborazione dei parametri caratteristici delle particelle presenti in letteratura biomassa '9'. I parametri caratteristici delle particelle della biomassa, i dati sperimentali in Tabella 2 e l'analisi sopra calcolato diametro equivalente delle particelle della biomassa, e il trasferimento di calore coefficiente dell'equazione criterio Analisi I valori dei parametri rilevanti utilizzati sono riportati nella Tabella 5.
Nu calcolato in base ai dati nella Tabella 5 cCon Re bCome mostrato nella Tabella 6.
Secondo Nu nella Tabella 6 cE Re bValore, la regressione lineare produce Nu cE Re bLa relazione è mostrata in Figura 4. Come visto in Figura 4, Nu cE Re bIl numero ha una buona relazione lineare.
4 Conclusione
sfere di ceramica nelle particelle della dispersione di calore panchina flusso downcomer, sfere di ceramica a portata massica erano 1,0, 1,2, 1,4 kg / min e sfere di ceramica sono stati esperimenti di trasferimento di calore di convezione dell'aria (invece di gas di pirolisi) è. , il rapporto sfere di ceramica e massa di polvere della biomassa sono 15: 1, 20: 1, 25:13 tipi di condizioni di lavoro erano palle di ceramica termovettore, un test di trasferimento di calore da biomassa polvere e aria multifase utilizzando un metodo analitico ed associato. Il coefficiente di trasmissione del calore convettivo di singole particelle di sfere ceramiche e aria è stato analizzato con il metodo, che era 291,3 W / (m 2· ° C) e 200.3W / (m 2· ℃). Il metodo di analisi di equilibrio termico sfere di ceramica ottenuti riscaldare gruppo particella veicolo e le particelle delle equazioni di trasferimento di calore biomassa adimensionale erano criteri Nu c= 176 + 0.079Re cE Nu c= 22.97 + 0.2251Re b, fornisce le basi teoriche del trasferimento di calore per lo studio della legge sulla pirolisi della biomassa.
riferimenti
'1' pirolisi veloce Fuli Hua, muffa del codice Zheng, Pioggia tecnologia della biomassa liquefazione Progress 'J' industria chimica, 2007 (2): 45-49.
'2'BridgwaterAV.Principles e pratica di processi di pirolisi veloce di biomassa per liquids'J'.Journal ofAnalytical ed Applicata pirolisi, 1999, 51 (1): 3 ~ 22.
'3' che indossano giorni rossi, Qian Zhang nonil, Li Hongshun meccanismo di trasferimento di calore del letto fluido circolante - per aggiornare le particelle modello Floc 'J' Combustion Scienza e Tecnologia, 1997, 3 (3): 270 ~ 279.
'4' Liu Anyuan, Liu Shi collisioni studio teorico delle particelle all'interno del letto fluido di trasferimento di calore 'J' Società cinese per l'elettrotecnica, 2003, 23 (3): 161-165.
'5' Kong Hangjian, Sunguo Gang, Wang Maohui Sperimentale studio sul trasferimento di calore caratteristiche della grande differenza di letto fluido 'J' tecnologia di raffinazione e Ingegneria, 2008, 38 (3): 18 ~ 23.
'6' insieme Li, Yi Weiming, Huan-salute, e la provetta caduta verticale come con sfere in ceramica e di trasferimento di calore 'J' di Ingegneria Agraria, 2009, 25 (2): 72-76.
'7'Mansoori Z, Saffar-AvvalM, Basirat TabriziH, et al.Inter particelle termovettore in un montante di gas-solido flows'J'.PowderTechnology turbolento 2005, 159 (1): 35 ~ 45.
'8'Papadikis K, Gerhäuser H, BridgwaterA V, et al.CFD modellazione di thefast pirolisi di un cellulosico particella in volo sottoposta a transfer'J'.Biomass calore convettivo e Bioenergy 2009, 33 (1): 97 ~ 107 .
'9' Li Zhihe: studio sulla legge di cracking termico della biomassa nel reattore all'interno della pluviale "D" Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2010.
