油页岩流化床流化特性及传热传质的研究-化工过程机械专业论文.docx

研究生优秀毕业论文大连理工大学硕士学位论文摘要能源是一个社会和国家发展壮大的基石和支柱，伴随着石油使用量的增加，石油资 源仅能维持70年左右就会枯竭。应对石油枯竭危机、寻找新生能源，成为各个国家面 临的重大议题。油页岩富含有机质，可以通过干馏等方式产生油和可燃气体，也可以用 来燃烧发电。随着技术的进步，油页岩干馏生产页岩油生产成本的降低，而且其已探明 总储量要比石油还要大，油页岩资源正渐渐成为石油的替代品。大部分油页岩含水率较 高，造成能耗增大、油质下降等不利影响。干馏之前，要使用高温气体将油页岩的水分 蒸发掉。流化床干燥器以其高效的传热、传质特点正越来越多的应用到油页岩的干燥过 程。对油页岩在流化床中行为和机理研究对于更加高效地进行油页岩的干燥，提供了良 好的理论基础，将来可以更好地利用油页岩资源。受实验条件的限制，油页岩颗粒在流化床干燥中的行为和机理不能进行有效地监测 和测量。本文以双流体模型和颗粒动力学理论为基础建立流化床模型，使用流体力学软 件耦合用户自定义函数(UDF)的方法，对颗粒在流化床中最小流化速度、床层膨胀高 度、初始气泡尺寸、床层压降、气固传热等进行了研究，并得到了以下结论：小颗粒的完全流化速度和最小鼓泡速度的差要比大颗粒的要大；计算了不同速度下的床层膨胀高度并且与经验关联式进行了比较，发现随着气速的增大，床层的膨胀高度 近乎呈线性增加；增加气速，气泡的初始尺寸也增大，振动有着抑制气泡增大的作用， 提高振动频率气泡尺寸减小，提高振幅气泡尺寸略有增加；床层压降随着气速的增大呈 现先下降后上升的趋势；在加入振动后，发现随振动强度的增大压降变化不大，压降标 准差曲线随压降的增大逐渐变大；床层高度的增加，床层压降也逐渐增大，而且在床层 完全流化后床层高度对压降的影响最大。气固传热系数在近布风板区域主要受气固两相的温差控制，在远离布风板区域主要 受颗粒浓度的控制；在床层所有区域，颗粒浓度对气固两相的热交换系数都起着重要作 用；在近布风板区域，烟气的温度受壁面温度的影响呈现两侧低中间高的趋势，而在远 离布风板的区域温度沿径向分布比较均匀。进气温度越高流化床的干燥能力越强。干燥在初始阶段主要受外部烟气温度控制，干燥在后半段主要受内部毛细空隙水分扩散控制。 本文研究了油页岩颗粒在流化床中流动特征参数和气固传热传质的规律，为流化床的设计和油页岩干燥机理进一步深入研究奠定了基础。 关键词：油页岩；CFD；流化床；气固传热；干燥万方数据油页岩流化床流化特性及传热传质的研究Study on The Flow Characteristic and Heat and Mass Transfer of oil Shale In Fluid娩ed BedAbstractEnergy is me foundation aIld pillaur of a count珂and society．With the increase ofpetroleum usage，petroleum resource will be exhausted in 70 years．It is a major issue all countries are faciIlg to deal谢th petroleum exhaustion aIld explore altematiVe energy sources． Oil shale rich in orgaIlic matter，call produce oil a11d combustible gas by d巧distillation，canalso be used for combustion power generation．With me decreaSing of cost for producing oil shale and greaterreserves thaul petroleum，oil shale resources are becoIIling a substitute for petroleum．Most of the oil shale with high water content cause increasiIlg energy consumptlon and oil quality’s decline．High temperature gas is used to dry oil shale particles beflore dryingdistillation．Fluidized bed drver with 11igh e瓶ciency of heat traJlsfer aIld mass traIlsfer aremore appropriate to be appli