旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性.PDF

２０１９年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ５０卷 第 ２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１９．０２．０３２ 旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性 １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ 张玉春 　易维明 　李志合 　付　鹏 　王娜娜 　田纯焱 （１．山东理工大学农业工程与食品科学学院，淄博 ２５５０００； ２．山东省清洁能源工程技术研究中心，淄博 ２５５０００） 摘要：针对生物质现有热解反应器存在的传热效果差、产物与催化剂不能及时分离导致产率降低等问题，采用计算 流体力学方法与脉冲示踪实验测量法对旋流导叶式反应器内的固相体积分数梯度分布、停留时间分布等进行了研 究。结果表明气固两相在新型反应器不同区域不同强度涡旋流场内哥氏力、离心力的作用下达到了较好的混合接 触和分离效果，为实现反应器内的反应分离一体化过程提供了前提。研究发现，当催化剂粒径为 １０ ｍ、剂气比为 μ １０５时，反应器达到最佳混合与分离效果。催化剂颗粒停留时间分布曲线呈平滑的单峰分布，拖尾较小，平均停留 时间为 １０５５～１２３５ｓ，催化剂颗粒流动接近平推流。 关键词：生物质非原位催化热解；旋流导叶式反应器；气 固两相流；数值模拟 中图分类号：ＴＫ６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１９）０２０２８１０９ Ｇａｓ ＳｏｌｉｄＴｗｏｐｈａｓｅＶｏｒｔｅｘＦｌｏｗＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＧｕｉｄｅＶａｎｅ ＴｙｐｅＣｙｃｌｏｎｅＲｅａｃｔｏｒｓｏｆＢｉｏｍａｓｓＰｙｒｏｌｙｓｉｓ １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ １，２ ＺＨＡＮＧＹｕｃｈｕｎ 　ＹＩＷｅｉｍｉｎｇ 　ＬＩＺｈｉｈｅ 　ＦＵＰｅｎｇ 　ＷＡＮＧＮａｎａ 　ＴＩＡＮＣｈｕｎｙａｎ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０００，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｈａｎｄｏｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｒｅａｃｔｏｒｓｉｎｅｘｓｉｔｕｃａｔａｌｙｔｉｃｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｖａｐｏｒｓ， ｔｈｅｇｕｉｄｅｖａｎｅｔｙｐｅｃｙｃｌｏｎｇｒｅａｃｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｉｄｅｎｃｅｔｉｍｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｌｉｄｐｈａｓｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄａｎｄ ｐｕｌｓｅｔｒａｃｅｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅｘｓｉｔｕｂｉｏｍａｓｓｃａｔａｌｙｔｉｃｐｙｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｏｒ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｍｏｄｅｌｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｏｂｅｒｉｇｈｔｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｇａｓ ｓｏｌｉｄｔｗｏｐｈａｓｅｓｈａｄｇｏｏｄｍｉｘｉｎｇｃｏｎｔａｃｔａｎｄｓｅｐ