多尺度褐煤传热传质过程的研究

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1、万方数据AThesisinMechanicalDesignandTheoryResearchofMulti-·scaleLigniteHeatandMassTransferProcessBySunGuangmingSupervisor：ProfessorKongXiangweiNortheasternUniversityJuly2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获

2、得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也思。学位论文作者签名：切、夕嘲日期：二口r三年6风≥否目学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两轴学位论文作者签名：切。夕研矗

3、签字日期：三》『zsF6J8动J!I导师签名：签字日期：毛I●，JL，、厂厶川咩忆厉旧讶伽f＼万万方数据东北大学硕士学位论文摘要多尺度褐煤传热传质过程的研究摘要褐煤是品质相对较差的煤种之一，随着资源危机日益严峻，褐煤开发利用越来越受到重视，我国褐煤资源相对丰富，褐煤处理之前都要经过干燥过程。褐煤干燥过程影响因素众多，作用机理复杂，大多数现有的褐煤干燥研究忽略了多物理场特性。本文将多孔介质理论、多尺度理论运用到褐煤干燥分析中，目的是研究流化下脱水的状态，首先对流化状态的整体采用多相流中的Euler-Eul

4、er模型进行分析，得到：在进口风速0．52m／s、固体填充率为40％条件下，颗粒越小整体风速也越小，风速最值的出现位置由上而下地降低，分层越来越不明显；超过0．64m／s的风速对固相含量分布影响很小。结果显示了整体在流化床内部的状态，为区域、颗粒以及微尺度分析指明了边界。在整体研究的基础上划分区域，对饱和区域采用Brinkman控制方程，得到饱和区域在孔隙率为41．25％、渗透率5e．15m2时，耦合场对压力边界入口区域的影响比对整体区域的影响较大，在距离边界10—20mm处压力变化变缓；对非饱和区域采

5、用Richards’方程考察了多物理场的影响，得到：压降坡度随着孔隙率由4％．14％变化而变大；一定压降的作用范围随温度升高由边界往内5—10mm处向15—20mm内渗透，粘度和密度都对压降有影响，粘度影响更大，高温能促进褐煤水分的流动；15ram左右水头数值是高低渗透率面积大小临界值，临界渗透率约为O．5e．17m2。区域结果对褐煤流化有一定指导。针对非饱和区域再研究个体，对褐煤从单颗粒到多颗粒流化与传热分析、对孔隙间水分耦合迁移分析，以及在重力和曳力作用下，从颗粒群角度对颗粒带有粒子耗散的追踪耦合分

6、析，得到：压差以及气体流速差随着颗粒个数的增加均有所增加；小尺寸孔隙间水分在传热效果方面优于大尺寸，不同压力作用对相对变形以及边界速度影响明显；适合流化的颗粒度为3mm：lmm颗粒流化风速0．52m／s、进料速度0．1m／s以下时，颗粒的进IS]速度越大流化效果相对越好；在3mm颗粒物料速度为0．2rn／s时，湍流强度在30一40m2／s2左右适合流化。针对褐煤个体及粒子群的分析使得对干燥过程的理解更具体。针对褐煤颗粒10。6m数量级下的理想孔隙中水分受力进行了简化，在考虑表面张力和粘滞力条件下，针对理

7、想褐煤微孔内部水分流动状态采用动网格分析，得到：在湿润角为750、孔隙尺寸超过60um时理想液柱向两边产生收缩，尺度越大速度峰值出现位置的对称性越好；湿润性越好液体平衡时表面张力的梯度变化越小。以上结论对湿润角和孔隙尺度对水分状态变化的作用有了直观认识。关键词：多尺度；多孔介质；传热传质；褐煤干燥．11—万方数据东北大学硕士学位论文AbstractResearchofMulti-scaleLigniteHeatandMassAbstractLigniteisrelativelypoorerinquali

8、tycomparedtobituminouscoal，withtheincreasinglyseriouscrisisofresources，developmentandutilizationoflignitegetsmoreandmoreaRention．LigniteinChinaisrelativelyabundant．dryingisimportantbeforegoingthroughalltheligniteprocessing