项目名称: 流态化下生物质颗粒流动、热解实验及多尺度模拟研究

项目编号: No.51276040

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 仲兆平

作者单位: 东南大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 本项目对流态化下的生物质颗粒流动及热解过程进行实验及多尺度模拟研究。利用非线性分析及模糊聚类理论对流化床中生物质与石英砂混合而成的双组份颗粒流型进行智能分类,并对双组份流化床中不同流型下的压力及空隙率分布进行实验测量分析;通过材料物性测量实验及理论推导对传统的离散元方法进行改进,使之能够满足双组份异质颗粒之间碰撞受力的计算需要,并将改进后的离散元方法与传统的计算流体力学方法和浸没边界法分别耦合,对双组份颗粒的流动在介观尺度和微尺度上进行模拟,模拟结果与实验结果进行对比分析;借助于先进的仪器分析技术及管式炉实验,在以往研究基础上,对生物质三组分热解模型进行改进, 将改进后的热解模型与离散元方法相耦合,建立流态化下描述生物质热解过程的数学模型, 预测不同实验工况下气相和液相产物的主要成分,并与流化床热解实验结果进行对比,完善数学模型。

中文关键词: 生物质颗粒;流化;流动;热解;多尺度模拟

英文摘要: This project was to investigate the flow and pyrolysis of biomass particles in fluidized bed through experimental research and multi-scale simulation. Nonlinear analysis method and fuzzy clustering theory were applied to classify the flow patterns of binary particles consisted of biomass particles and quartz sands in fluidized bed, and some techniques were used to measure the pressure and void fraction under different working conditions. Traditional discrete element method was improved by the combination of experimental measurements and theoretical derivation to meet demand of force calculation of binary particles, and the improved method was coupled with traditional computational fluid dynamics and immersed boundary method to simulate the gas-solid flow in fluidized bed under meso-scopic and micro-scopic condition respectively, and the simulation results were compared with the experimental results. Based on the findings by other researchers, three components model for biomass pyrolysis was improved based on advanced instrument analysis techniques and pyrolysis experiments in tubular furnace, and the improved biomass pyrolysis model was coupled with discrete element method to simulate the biomass pyrolysis in fluidized bed, and the concrete components of gas and liquid products from biomass pyrolysis were predic

英文关键词: biomass particle;fluidization;flow;pyrolysis;multi-scale

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