小颗粒非均匀初始孔隙率脱硫模型研究.pdfVIP

第 39 卷第 5 期 兰 州 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) V o l. 39 N o. 5 ( ) 2003 年 10 月 Journal of L anzhou U niversity N atural Sciences O ct. 2003 　　文章编号: 045522059 (2003) 0520041203 小颗粒非均匀初始孔隙率脱硫模型研究 陈　兵, 金　浩, 张学学 (清华大学 热能系, 北京　100084) 摘 要: 在晶粒模型的基础上, 提出了一种晶粒模型的改进模型. 改进后的模型考虑了颗粒内部初始孔隙率的非 均匀性及其影响. 给出了初始孔隙率非均匀模型的数学描述, 并对改进前后的两种模型分别进行了数值计算. 计 算结果表明, 改进模型的结果与实验数据更加符合, 验证了改进模型的正确性. 关键词: 干法脱硫; 晶粒模型; 孔隙率; 数学模型 中图分类号: T K 16　　　文献标识码: A 　　晶粒模型是近年来提出的一种简单而且实用 的干法脱硫单颗粒数学模型, 最早是由 Szekely [ 1 ] 等 提出来的. 早期的晶粒模型把脱硫剂颗粒看作 是半无限大固体, 由许多晶粒均匀组成. 后来H art2 m an 等[ 2, 3 ] 又对早期的晶粒模型作出了改进和发 展, 把脱硫剂颗粒看作是规则的球形, 认为颗粒是 图2 初始孔隙率非均匀的晶粒模型 由许多晶粒均匀组成的, 晶粒之间的间隙构成孔 F ig. 2 Grain model w ith o riginal uneven po ro sity 隙, 脱硫反应由孔隙内的扩散过程控制, 并假设整 晶粒的大小和初始孔隙率沿半径方向都是变化的. 个颗粒内部温度均匀, 有效扩散系数也均匀分布, 但为了重点分析非均匀初始孔隙率的影响, 也为简 每个晶粒都足够小, 晶粒表面各处反应气体体积分 化分析, 本文假定颗粒内部晶粒的初始大小是一致 数相同. 如图 1 所示. 的, 颗粒内部的初始孔隙率较小, 表层的初始孔隙 率较大. 在改进模型中, 也不再将晶粒视为密实介质, 因为在实际的CaO 颗粒中不会有完全没有孔隙的 密实介质. 实际情况应该是颗粒内存在许多小的比 较密实的团快, 晶粒模型中的晶粒就是以这些小团 快为基础的. 虽然晶粒中仍然有孔隙, 但是这些孔 图 1 初始孔隙率均匀的晶粒模型 隙比晶粒之间的孔隙要小得多, 所以仍然近似用缩 F ig. 1 Grain model w ith o riginal even po ro sity 核模型来考虑. 晶粒模型的不足之处在于晶粒初始孔隙率分