不同径高比柱状载氧体固定床CLC非均相反应及共轭传递过程的数值分析.pdfVIP

第43卷第6期动力程学报Vol.43No.6

2023年6月JournalofChineseSocietyofPowerEngineeringJun.2023

文章编号：1674-7607（2023)06-0663-07D0I:10.19805/j.cnki.jcspe.2023.06.001

不同径高比柱状载氧体固定床CLC非均相反应

及共轭传递过程的数值分析

霍官平，郭雪岩

（上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093）

摘要：为了解柱状载氧体的外形如何影响组分扩散与复杂间隙流动，并最终影响整体气固非均

相反应性能，采用计算流体力学（CFD)方法对不同径高比的柱状载氧体的固定床化学链燃烧

(CLC)过程进行了数值分析。结果表明：柱状载氧体颗粒的径高比越大，填充床反应器中气流平均

速度和床层压降越大；相比于常规的圆柱载氧体颗粒，薄片状或棒状颗粒具有更大的比表面积和更

短的组分扩散距离，能够缓解多孔颗粒载氧体中的内扩散限制，从而提高整体气固非均相反应速率

和载氧体转化率；在相同径高比下，薄片状颗粒填充床具有更大的内扩散传质速率和对流传质速

率，综合共轭传质能力更强。

关键词：化学链燃烧；载氧体；内扩散；径高比；比表面积

中图分类号：TK6文献标志码：A学科分类号：530.24

NumericalAnalysesofHeterogeneousReactionandConjugate

TransportProcessesinFixed-bedCLCwithColumnarOxygen

CarriersofVariousDiameter-to-HeightRatios

HUOGuanping,GUOXueyan

(SchoolofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,

Shanghai200093,China)

Abstract:Inordertounderstandhowtheshapeofthecolumnaroxygencarrieraffectthecomponentdiffu-

sionandcomplexinterstitialflow,andultimatelyaffecttheoverallgas-solidheterogeneousreactionper-

formance,acomputationalfluiddynamics(CFD)methodwasappliedtonumericallyanalyzethefixed-bed

chemicalloopingcombustion(CLC)processwithcolumnaroxygencarriersofvariousdiameter-to-height

ratios.Resultsshowthatthelargerthediameter-to-heightratioofcolumnaroxygencarrierparticlesis,

thehighertheairflowmeanvelocityandpressuredropinthepackedbedreactorare.Comparedwithcon-

ventionalcylindricalparticles,thinlamellarorrod-shapedparticleshavelargerspecificsurfaceareaand

shorter