李Zhihe、Cui Xibin、バイXueyuan、李Weiming、李永ジュン
要約：物質粒子と固体熱キャリヤ大学院セラミックボールとの間の熱伝達の法則、粒子がベンチ熱分散特性を使用して作られ、セラミックボールと熱キャリアガスとの間のセラミックボールバイオマス粒子の対流熱伝達単一のセラミックス球と空気の対流熱伝達係数を分析法とRMC相関法によりそれぞれ291.3W /（m 2・°C）および200.3W /（m 2・°C）であり、セラミックボール熱媒体とバイオマス粒子群の伝熱を決定するための基準式はNu c= 176 + 0.079Re cそしてヌ c= 22.97 + 0.2251Re b固体熱媒体加熱バイオマス熱分解法の研究のための理論的基礎を提供する。
はじめに
反応器バイオマス熱分解における物理化学的、すなわち粒子流熱伝達、複雑なプロセスが熱間粒子相法、気固マルチ相間熱および質量移動および化学反応速度論の流れに影響を与えています。物質移動、熱分解の間の物質移動と熱伝達があるため、完全にバイオマスの熱分解のメカニズムを明らかにするために、粒子は、多相気体 - 固体熱および質量移動および化学反応速度論バイオマス熱分解3の相から流出する必要包括的な研究現在、粒子を含む熱伝達の研究は、流動床および循環流動床反応器に大部分がある。 [1~ 5]熱伝達法は、熱分解プロセスのメカニズムの科学的な理解を研究し、最適化するのに役立ちますしながらバイオマスのための熱は比較的少数の研究高温固体熱キャリア加熱処理でメカニズムを割れ。
本明細書でベンチの間の自己熱分散体を用いた熱キャリア粒子のセラミックボール実験的研究及び（生成物中の空気の代わりに熱分解ガス）熱キャリアガス粒子とバイオマス粒子間の対流熱伝達特性と伝熱特性分析方法と分析方法熱媒体粒子と単一の空気解析計算及びセラミックボールバイオマスの熱分析及び対流熱キャリア粒子群との間の対流熱伝達の無次元係数を用いて、実験データによると決定されます粒子群の熱伝達基準式は、固体熱媒体加熱バイオマス熱分解法の研究の基礎となる。
1台のテストベンチと材料
熱交換器のベンチ構造粒子分散研究は、主にセラミックボール熱キャリア、バイオマスフィーダ落下管のトナー粒子は、粒子分離装置、温度検出システムコンピュータを含む、図1に概略的に示されている。その動作原理でありますセラミックボールはタンク急速にセラミックボールフィーダと温度制御に、熱媒体の設定温度に加熱し、熱キャリアのフィーダから供給された螺旋フィーダー粉末からバイオマスを供給しますハイブリッドボール落下管は、その熱交換が行われるように、に沿って流下する。混合粒子をダウンカマーの下端を分離する分離装置において、セラミックボールとバイオマス粉末は、異なる収集ビンとT型熱電対温度データに落ち捕捉ガス温度は、降下管の各サンプリング点で排気熱電対によって抽出される。
長い1600ミリメートルを使用してダウンカマー、好ましくは110ミリメートルPVCパイプの断熱性能の内径からなる。壁の熱損失を低減するために、25ミリメートル発泡断熱材の厚さに取り付けられ、チューブの内壁は、アルミニウムノズル外壁の使用は、暖かい感じました。注ぎ口100から下方に、それぞれ、400、800、1200およびT-シース熱電対は、ガス管の温度を測定するように配置1500mm5ポイント。
実験では、セラミック球は、直径2mmの正球であり、バイオマスは、60-80メッシュのトウモロコシ茎葉粉である。
2実験結果
最後に、セラミックセラミックボール実験熱媒体と空気との間の対流熱伝達のために90℃の温度でボール。】C、1.0の質量流量、1.2、1.4キロ/分、空気熱交換器と熱媒体内部の落下管の開始前と後、及び熱媒体の流れを表1に示す実験データの温度、ボールのセラミック原料の質量比と材料15である：1、20：1、25：熱キャリアと実験的バイオマス粒子間1の熱交換熱媒体粒子およびバイオマス粒子の熱伝達実験データを表2に示す。
3分析とディスカッション
熱媒体、空気熱交換器と混相流と熱伝達現象に属するダウンカマーにバイオマス粒子は、粒子と粒子の間に存在するセラミックボール、熱対流との間の接触の粒子と壁面との衝突、空気交換粒子熱と粒子の放射線への管壁の熱伝達。粒子流PIVの実験的研究 [6]：側壁付近の管に加え、衝突確率との間の壁の下降時にパーティクルの二種類が非常に小さく、熱伝達壁に衝突添付無視できるほど小さい粒子の断熱壁材料の熱伝導率の一部;及び、セラミックボールが下降衝突中に存在せず、したがってかかわらず衝突時のは、熱のセラミック球状顆粒間の伝導性熱伝達接触している。これは、粒子、セラミックボールとバイオマス粒子の流れは、これらの放射が、互いにブロッキング、パイプを満たすことが見出されましたしかし、熱伝達が互いに打ち消し合うので、輻射伝熱の効果と考えることができない。MansooriZも、緻密な粒状システム考え未満600℃で、輻射伝熱の影響が非常に小さい、と考えることはできません [7]従って、分析は、対流熱伝達係数を解くの対流伝熱解析一方、すなわち分析、エアチューブの対流熱伝達とセラミックボールを考慮する必要があります。
3.1単一熱媒体粒子の対流熱伝達係数
3.1.1分析方法
セラミック球熱媒体が降水管内の空気と熱交換すると、時間tcで放出された熱はすべて空気によって吸収され、次いで
3.1.2 RMCアソシエーション方式
RMC法は、1952年にRanzWEとMarshallWRによって提案された。 [8]、方程式は
上記二つの方法を用いて、空気と熱媒体セラミックボールとの間の対流熱伝達率に基づいて算出実験データを表温度データを熱媒体とセラミックボール空気の入口及び出口で算出される。3.分析方法を示すようにしたがって、下降管全体の平均熱伝達係数として見ることができる。RMC及び方法は、下降管の出口における運動パラメータと物理的パラメータに基づいており、それは局所熱伝達率であるので、2つの間の広い隙間があります。
3.2粒子群の熱伝達解析
3.2.1熱平衡解析
セラミックボールは、図に示す関係2バイオマス粉末とダウンカマー内の3つの空気、及びセラミックボール原料粉末、熱交換器、セラミックボールが熱を発する高温度との熱平衡にあり、温度が低下し、バイオマス粉末が熱を吸収します温度が上昇し、降下管内の空気もまた熱を吸収し、温度が上昇する。
3.2.2セラミックボール熱媒体粒子群の熱伝達基準式
パーティクルシステム内の熱伝達が非常に複雑であり、単一粒子の熱伝達法は、気相と粒子相との間の相対速度が得られ、粒子の運動を変化させる異なる距離に起因する低下などの粒子全体反応系ではありません変化;.一方、異なる空間的位置における粒子は、速度、温度に異なっていてもよく、したがって、質量および熱移送に影響を与える、粒子が単一の熱伝達係数基準方程式を用いて分析され、粒子はシステムの熱伝達に適していない利用しなければなりません粒子群系の熱伝達のために、粒子群の等価直径と固有速度を用いて解析と計算を行うことができる。
表1の実験データと熱平衡分析方法は、表4に示すように、ヌッセルト数とレイノルズ数の各キャリア粒子群の熱的条件を算出セラミックボール。
表4のNucとReによると cデータ処理ソフトウェアOringin810を用いた線形回帰によって得られた線形関係の値を図3に示す。図3から分かるように、Nu cそしてRe cその数は良い線形関係にあります。
3.2.3バイオマス粒子群の熱伝達基準式
文献バイオマスに見られる粒子の特性パラメータを処理する方法で「9」。バイオマスの粒子の特徴パラメータを、表2の実験データと同等のバイオマスの粒子の直径、及び熱伝達係数基準方程式分析計算上記の分析それに使用される関連パラメータの値を表5に示す。
表5のデータに従って計算したNu cReで b表6に示すとおり。
表6のNuによると cそしてRe b値、線形回帰はNuをもたらす cそしてRe bこの関係を図4に示す。図4に示すように、Nu cそしてRe bその数は良い線形関係にあります。
4結論
落下管バルク粒子熱伝達の実験プラットフォームでは、セラミックボールの質量流量を1.0,1.2,1.4kg / minとして、セラミックボールと空気（熱分解ガスの代わりに）の対流熱伝達実験を行った。 。労働条件の25:13種類のセラミックボールの熱媒体伝熱試験多相バイオマス粉体と空気た1、分析方法を使用して関連：1、20：バイオマスのセラミックボールと粉の質量比が15であります単一のセラミックボール粒子と空気の対流熱伝達率をこの方法で分析したところ、291.3W /（m 2・°C）および200.3W /（m 2・℃）熱収支法を用いて、セラミックボール熱キャリヤ粒子群とバイオマス粒子群の無次元熱伝達基準式をそれぞれ解析する。 c= 176 + 0.079Re cそしてヌ c= 22.97 + 0.2251Re bバイオマス熱分解法の研究のための熱伝達の理論的基礎を提供する。
参考文献
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