柱状生物质颗粒与钢球颗粒在滚筒中的混合特性-新能源.PDFVIP

柱状生物质颗粒与钢球颗粒在滚筒中的混合特性 链接：/tech/107830.html 来源：中国新能源网 柱状生物质颗粒与钢球颗粒在滚筒中的混合特性 张立栋，韦庆文，秦宏，王擎 （东北电力大学油页岩综合利用教育部工程研究中心，吉林吉林132012） 模拟，分析了滚筒转速和颗粒数量比对混合质量的影响。结果表明：在本文设定的工况下，颗粒的混合模式为阶梯模 式，并且颗粒在混合时可以分成3个区域，即左面的单层钢球颗粒区、中间的钢球颗粒和生物质颗粒混合区、右面的 生物质颗粒堆积区。左右两边的颗粒混合效果较差，中间的颗粒混合效果较好。当滚筒转速相同时，钢球颗粒和生物 质颗粒数量比为3000∶200时的颗粒混合效果比钢球颗粒和生物质颗粒数量比为3000∶100时的好，即当钢球颗粒数量 远大于生物质颗粒数量时，增加生物质颗粒的数量可以提高混合效果。在钢球颗粒和生物质颗粒数量比相同的情况下 ，当滚筒转速在5～25r/min的范围内，滚筒转速越高，颗粒的混合质量越好，并且颗粒混合达到稳定的时间就越短。 生物质主要包括植物 废弃物、禽畜粪便、城市垃圾等。生物质的利 用多种多样，如直接燃烧[1-3] 、沼气发酵、生物质热解[4-5] 等。颗粒物质是由大量相互作用的颗粒组成的复杂体系[6] 。颗粒物质在自然界很常见，如积雪、泥石流、土壤、沙漠等，在日常生活中也很常见，如堆积的粮食、食盐等。 目前，国内外不少研究学者对颗粒在滚筒中的混合进行了研究，主要研究了颗粒在滚筒中的运动状态以及混合效果 ，分析了滚筒大小、滚筒转速、物 料填充率等因素对运动状态以及混合效果的影响[7-12] 。在DEM仿真模拟中，仿真参数对于DEM仿 真十分敏感，ALIZADEH等 [13] 建立了以杨氏模量和摩擦系数为重点的DEM分析模型，推导出量纲归一化运动方程和相应的量纲归一化特征数，以 此来研究仿真参数对颗粒运动的影响。 非球形颗粒在滚筒中的混合会表现出 与球形颗粒混合不同的特性，王瑞芳等[14] 利用EDEM软件对水平转筒内大豆颗粒的运动进 行了模拟。朱立平等[15] 运用离散单元法建立了丝状颗粒传热传质数学模型。D UBE等 [16] 则运用粒子示踪法研究非球形颗粒在滚筒中的运动 。HOHNER等 [17] 通过比较实验研究和数值模拟来分析颗粒形 状对颗粒混合的影响。LU等 [18] 研究了非球形颗粒在水平滚筒内横截面中的流动特性。 陶贺等[19] 运用球形颗粒拼接的方法建立了异径玉米形颗粒模型、异径椭球形颗粒模型以及异径生物质颗粒模型，研究了它们在 移动床中的运动情况。 颗粒在滚筒中混合的评价方法多种多样，李少华等 [20] 对变异系数、接触数以及Lacey指数这3种常用的混合度评价方法进行了分析，变异系数适合评价轴向混合，接触数法 主要适用于计算机数值模拟 中涉及的混合，Lacey指数算法适合评价径向混合。严建 华等[21] 用图像法测量技术来获得混合指标从而评价颗 粒的混合程度。LIAO等 [22] 将混合过程用相机拍摄下来，并通过计算像素的方法计算黑白颗粒所占的比例，以此来得到颗粒的混合指数。吕春旺 等[23]则研究了颗粒在滚筒冷渣机中的径向扩散运动，通过引入扩散系数的概念来探讨颗粒物料的扩散规律以及径向 扩散对传热的影响。 柱状生物质颗粒与钢球颗粒在滚筒中的混合特性 链接：/tech/107830.html 来源：中国新能源网 本文通过EDEM软件模拟了圆柱形生物质颗粒和钢球颗粒在滚筒中的混合，用接触数指数作为混合指标比较了不同 工况下颗粒的混合效果，分析了滚筒转速和填充率的变化对颗粒混合效果的影响，并对滚筒划分区域，研究了不同区 域颗粒的混合效果。 1EDEM仿真 在EDEM仿真中生物质颗粒为圆柱形。本文通过球形拼接的方法建立了圆柱形颗粒模型，并改变生物质颗粒和钢球 颗粒数量比以及滚筒转速来得到6种不同的工况，从而对其进行模拟。 1.1仿真参数 模拟中的滚筒采用圆形滚筒，其半径为93mm，深度为57mm，滚筒材料为钢材，其泊松比为0.25，剪切模量为7.5× 10 3 10 Pa，密度为7800kg/m ，其与生物质颗粒的静摩擦系数和动摩擦系数分别为0.3和0.01，与钢