生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究和数值模拟.PDF

生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟 链接：/tech/120859.html 来源：中国新能源网 生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟 1 1 2 3 3 吕薇 ，李彦栋 ，李瑞扬 ，柳建华 ，邵海江 (1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨150080；2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江哈尔 滨150001；3.兰溪市热电有限公司，浙江兰溪321100) 摘要：根据气固两相流理论，通过分析生物质燃料颗粒干燥过程的特点，建立了其在水平直管内气流干燥过程中传 热传质数学模型，采用数值方法对模型进行了求解，并通过试验进行验证。分别针对物料初始含水量、入口空气温度 和进料量对生物质干燥的影响进行了试验和分析。 0引言 生物质能是仅次于煤炭、石油 、天然气的第四大能源，约占全球总能源消耗的14%[1] [2] 。在我国生物质能占一次能源的33%左右，是仅次于煤的第二大能源 。 生物质农作物秸秆开发利用是可再生能源利用的一条重要途径。但刚收获的生物质秸秆燃料水分较大，易引起其储 存变质，并且在层燃锅炉直接燃烧时难于着火和稳燃。而采用炉排上部喷入一定比例已磨碎的较干燥的生物质燃料， 可有效解决这些问题。生物质干燥问题在其大规模利用中逐渐暴露出来，并已经开始成为影响农作物秸秆规模化燃烧 利用的一个严重问题。要实现水分较高生物质秸秆大规模的层状燃烧利用，对部分已粉碎的生物质秸秆颗粒(粉碎后 多呈颗粒状)进行有效的干燥研究具有现实意义。 气流干燥是一种高效、连续性流态化的干燥方法，其特点为：①干燥时间短；②气固两相能接触充分，有利于传热 传质的进行；③设备简单，适应性广[3－5] 。本文运用根据气固两相流理论建立的生物质燃料干燥过程的数学模型，对含湿的生物质燃料的气流干燥过程进行数 值模拟，并通过试验验证和比较得出结论，其研究结果可为气流干燥器的设计及性能分析提供参考，为国家所鼓励的 生物质发电的实际干燥过程提供有价值的指导依据。 1模型的假设 [6－8] 基于气流干燥的特点，为了便于数学计算，对气流干燥做一些合理的假定 ： 1)物料为各向同性的均匀球形物； 2)物料的初始温度及含湿量分布均匀； 3)干燥过程中物料的体积收缩可忽略不计； 4)水分由物料内部扩散至表面，蒸发仅在表面进行； 5)热空气与物料表面间进行对流换热，再以导热的方式传向物料内部； 6)干燥管绝热。 2数学模型 [9－10] 生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟 链接：/tech/120859.html 来源：中国新能源网 生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟 链接：/tech/120859.html 来源：中国新能源网 3模型求解和试验验证 通过计算机编程，结合物料物性参数、空气和水蒸气特性参数，在给定初始参数条件下，采用主程序调用子函数( [11] 采用ode45函数 )来求解方程组，得到生物质燃料含水率、空气含水量等参数随管长的变化数值解，并绘制相关曲线。 由图2可以看出，试验值与计算值存在一定的偏差但是基本吻合，出现偏差的原因有：①模型是基于前述假设建立 的；②生物质燃料含水量的测定结果受取料、测定方法等多方面影响，所以数值上会出现一定的差异。所以干燥模拟 能够反映了气流干燥过程的发展趋势以及颗粒湿度在干燥管内变化的真实情况。 生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟 链接：/tech/120859.html 来源：中国新能源网 4结果分析 图3可以看出，气流干燥过程大致可分为两段。在干燥过程的起始阶段，物料与空气的湿度变化较大，这是由于固 体颗粒与气体流速之间的相对速度和温度差较大，碎物料能够在气流中较好的分散，物料的