Li Zhihe, Xibin Cui, Bai Xueyuan, Yi Weiming, Li Yongjun
Resumo: Lei de transferência de calor entre as partículas de material e bolas graduado sólido transportador de calor de cerâmica, as partículas feitas utilizando características de dispersão banco de calor e a transferência de calor por convecção de partículas de biomassa com esferas cerâmicas entre as esferas cerâmicas e o gás portador de calor As características de transferência de calor entre os dois foram estudadas experimentalmente e os coeficientes convectivos de transferência de calor de esferas cerâmicas individuais e ar foram analisados pelo método analítico e pelo método de correlação RMC, respectivamente, 291,3W / (m 2· ° C) e 200,3 W / (m 2· ° C), a equação de critério para determinar a transferência de calor do transportador térmico de esfera de cerâmica e do grupo de partículas de biomassa é Nu c= 176 + 0.079Re cE Nu c= 22,97 + 0,2251Re b, fornece uma base teórica para o estudo da lei de pirólise de biomassa de aquecimento de portador de calor sólido.
Introdução
Físico-químicas no reactor de pirólise de biomassa é um processo complicado afectado o fluxo de processo de fase particulada, calor multi-interfase gás-sólido e a transferência de massa e cinéticas de reacção química durante termicamente, isto é, a transferência de calor de fluxo das partículas. transferência de massa, a transferência de massa e transferência de calor durante o cracking térmico. Assim, para revelar totalmente o mecanismo de pirólise de biomassa, as partículas necessidade de fluxo a partir da fase de um gás-sólido de calor e transferência de massa e de cinética química de pirólise de biomassa multi-fase três Pesquisa abrangente Atualmente, o estudo da transferência de calor envolvendo partículas é feito principalmente em reatores de leito fluidizado e leito fluidizado circulante. [1~ 5]E para a biomassa mecanismo termicamente craqueamento a um processo de aquecimento portador do calor sólido de alta temperatura relativamente poucos estudos enquanto lei de transferência de calor ajuda a estudar e optimizar a compreensão científica do mecanismo do processo de pirólise.
características de transferência de calor por convecção e as características de transferência de calor entre as partículas de biomassa com esferas cerâmicas estudo experimental de partículas transportadoras de calor e o gás portador de calor (gás de pirólise em vez de ar no produto) partícula aqui utilizando uma dispersão auto calor entre banco de acordo com os dados experimentais, utilizando o método analítico e métodos analíticos coeficiente adimensional de transferência de calor por convecção entre as partículas de meio de aquecimento e o cálculo da análise de ar única e esferas de cerâmica de análise térmica e de grupo de partículas de transporte de calor por convecção na biomassa é determinada regra transferência equação das partículas como um sólido Estudo transportador solução de calor com base na massa térmica aquecida lei Saúde.
1 bancada de testes e materiais
estrutura de banco estudo dispersão das partículas do permutador de calor mostrado na Figura 1 um diagrama esquemático, que compreende, principalmente, esferas de cerâmica transportador de calor, partículas de toner de tubo de queda alimentador de biomassa, o dispositivo de separação de partículas, um computador de sistema de detecção de temperatura. O seu princípio de funcionamento é : esferas de cerâmica aquecido a uma temperatura pré-determinada do transportador de calor, para dentro do tanque rapidamente cerâmica distribuidor de bolas e controle de temperatura, e alimentando a biomassa do alimentador helicoidal pó alimentado a partir do alimentador de transportador de calor tubo de queda de esfera híbrido flui para baixo ao longo, de modo que a troca de calor ocorre. partículas misturadas no dispositivo de separação que separa a extremidade inferior do tubo de descida, bolas de cerâmica e do pó de biomassa caiu em diferentes contentores de recolha e uma temperatura de dados termopar de tipo T recolhidos, enquanto que a temperatura dos gases de escape por meio de um termopar pontos de amostragem de aquisição de dados em cada do tubo de descida.
Downcomer usando longo 1.600 milímetros, de preferência feito de um diâmetro interno de 110 milímetros de PVC desempenho de isolamento do tubo. Para reduzir a perda de calor da parede, a parede interior do tubo ligado a uma espessura de isolamento de espuma de 25 milímetros, a utilização da parede exterior do bocal de alumínio estava quente. para baixo a partir do bocal 100, respectivamente, 400, 800, 1200 e 1500mm5 ponto onde o termopar T-embainhados posicionado para medir a temperatura do tubo de gás.
Experiência bolas de cerâmica esféricas regulares de um diâmetro de 2 milímetros, a biomassa é milho palha de 60 a 80 mesh pó.
2 resultados experimentais
esferas de cerâmica a uma temperatura de 90 ° C.] C, as taxas de fluxo de massa de 1,0, 1,2, 1,4 kg / min para a transferência de calor por convecção entre a esferas cerâmicas transportador de calor experimental e o ar, antes e após o início do tubo de queda para dentro do permutador de calor de ar e o transportador de calor, e finalmente a temperatura dos dados experimentais apresentados na tabela 1. no fluxo do transportador de calor, uma relação de massa crua de cerâmica de bolas e materiais são 15: 1, 20: 1, 25: 1 a troca de calor entre o transportador de calor e as partículas de biomassa experimentais Os dados experimentais de transferência de calor de partículas transportadoras de calor e partículas de biomassa são mostrados na Tabela 2.
3 análise e discussão
esferas cerâmicas transportador de calor, partículas de biomassa no permutador de calor de ar e o tubo de descida pertencente fenómenos de transferência de calor de fluxo e multifásicas, existe entre as partículas e as partículas, a colisão entre as partículas e a superfície da parede de contacto entre a convecção térmica, as partículas de permuta de ar Calor e transferência de calor da parede do tubo para a radiação das partículas O estudo experimental do fluxo de partículas PIV mostra [6]: Além disso, ao tubo, perto das paredes laterais, dois tipos de partículas durante a descida da parede entre a probabilidade de colisão é muito pequena, e alguma da parede de isolamento de calor condutividade térmica do material dos insignificantemente pequenas partículas anexas que colidem com a parede de transferência de calor; e o esferas cerâmicas não existir durante a colisão descida, e portanto, independentemente do tempo de colisão termicamente contacto de transferência de calor por condução entre os grânulos esféricos de cerâmica. Verificou-se que o fluxo de partículas, esferas cerâmicas e as partículas de biomassa enche o tubo, bloqueando o outro, embora estes radiação, no entanto, a transferência de calor anular-se mutuamente, e, por conseguinte, não podem ser considerados os efeitos de transferência de calor por irradiação. MansooriZ também considerado sistema granular densa, a menos de 600 ℃, a influência da transferência de calor por radiação é muito pequena, não pode ser considerado [7]Desta forma, apenas a transferência convectiva de calor da bola de cerâmica e o ar dentro do tubo precisam ser considerados na análise.A análise da transferência de calor convectiva é a análise e a solução do coeficiente de transferência de calor convectivo.
3.1 Coeficiente convectivo de transferência de calor de partículas individuais de transportador térmico
3.1.1 Método analítico
Supõe-se que quando o transportador de calor de esfera de cerâmica troca calor com o ar no estabilizador, o calor liberado no tempo tc é todo absorvido pelo ar, então
3.1.2 Método de Associação RMC
O método RMC foi proposto por RanzWE e MarshallWR em 1952. [8], a equação é
Com os dois métodos anteriores, os dados experimentais calculados em conformidade com o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o ar e o transportador de calor bolas de cerâmica, como mostrado na Tabela 3. Método analítico em que os dados de temperatura é calculada na entrada e na saída do transportador de calor e esferas cerâmicas ar e, por conseguinte, pode ser visto como o coeficiente médio de transferência de calor ao longo do tubo de descida. RMC e método são baseados nos parâmetros de movimento e parâmetros físicos na saída do tubo de descida, isto é o coeficiente de transferência de calor local, para que haja uma grande diferença entre os dois.
3.2 Análise de transferência de calor de grupos de partículas
3.2.1 Análise de equilíbrio térmico
. Bolas de cerâmica, existe um relacionamento mostrado na FIG 2, em equilíbrio térmico entre o pó de biomassa e três ar dentro do tubo de descida, e a esferas cerâmicas matéria-prima em pó, um permutador de calor, uma temperatura alta esferas cerâmicas emitem calor, a temperatura é reduzida; Biomassa pó absorve calor A temperatura sobe, o ar dentro do downcome também absorve calor e a temperatura sobe.
3.2.2 Equação do critério de transferência de calor do grupo de partículas de portadores de calor de bolas de cerâmica
A transferência de calor dentro do sistema de partículas é muito complexo, de uma única partícula lei de transferência de calor não é o sistema de reacção ao longo da partula, tais como, diminuição devido às diferentes distâncias variáveis do movimento das partículas, resultando na velocidade relativa entre a fase gasosa e da fase particulada alterar ;. Enquanto isso, as partículas em diferentes localizações espaciais será diferente devido à temperatura, velocidade e, por conseguinte, afectar a transferência de massa e calor, as partículas são analisados com uma equação simples de transferência de calor critério do coeficiente e as partículas não são adequados para a transferência de calor do sistema deve ser utilizada A quantidade característica dos parâmetros do sistema de grupo de partículas é usada para calcular o número do critério.Para a transferência de calor do sistema de grupo de partículas, o diâmetro equivalente do grupo de partículas e a velocidade característica podem ser usados para análise e cálculo.
De acordo com os dados experimentais na Tabela 1 e o método de análise de equilíbrio térmico acima mencionado, o número de Nusselt e o número de Reynolds do grupo de partículas de suporte de bolas de cerâmica sob várias condições de trabalho são calculados como mostrado na Tabela 4.
Segundo Nuc e Re na Tabela 4 cO valor da relação linear obtida por regressão linear usando o software de processamento de dados Oringin810 é mostrado na Fig. 3. Como visto na Fig. 3, Nu cE Re cO número tem um bom relacionamento linear.
3.2.3 Equação do critério de transferência de calor do grupo de partículas de biomassa
O método de processar os parâmetros característicos das partículas encontradas na biomassa literatura '9'. Os parâmetros que caracterizam as partículas da biomassa, os dados experimentais na Tabela 2 e na análise anterior calculada diâmetro equivalente das partículas da biomassa, e a Análise equação critério do coeficiente de transferência de calor Os valores dos parâmetros relevantes utilizados são mostrados na Tabela 5.
Nu calculado de acordo com os dados da Tabela 5 cCom Re bComo mostrado na Tabela 6.
Segundo Nu na Tabela 6 cE Re bValor, regressão linear produz Nu cE Re bA relação é mostrada na Figura 4. Como visto na Figura 4, Nu cE Re bO número tem um bom relacionamento linear.
4 Conclusão
esferas de cerâmica no fluxo de tubo de descida as partículas de dispersão banco de calor, bolas de cerâmica a taxa de fluxo de massa foram de 1,0, 1,2, 1,4 kg / min e bolas de cerâmica foram convecção de ar experiências de transferência de calor (em vez de gás de pirólise) é. , a bolas de cerâmica e massa de pó proporção da biomassa são 15: 1, 20: 1, 25:13 tipos de condições de trabalho eram de cerâmica bolas transportador de calor, um ensaio de transferência de calor de múltiplas fases de pó e ar de biomassa usando um método analítico e associado. O coeficiente de transferência de calor convectivo de partículas de bola de cerâmica simples e ar foi analisado pelo método, que foi 291.3W / (m 2· ° C) e 200,3 W / (m 2O método de balanço de calor é usado para analisar as equações de critérios de transferência de calor não-dimensionais do grupo de partículas de portadores de calor de esferas cerâmicas e do grupo de partículas de biomassa, respectivamente. c= 176 + 0.079Re cE Nu c= 22,97 + 0,2251Re b, fornece a base teórica da transferência de calor para o estudo da lei de pirólise de biomassa.
Referências
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