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原子核物理评论 2019年第3期36卷 388-393页

作者：宋海声刘聪赵强强成文李龙王飞张艳斌张雪荧西北师范大学物理与电子工程学院兰州730000 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049

颗粒传热实验测控系统是为颗粒换热平台设计的测控系统。该系统基于分布式系统EPICS架构设计,通过对NI硬件平台、红外热像仪设备以及Oracle数据库进行集成,实现了颗粒换热平台实验的在线采集、监测、控制与实时存储。由于红外热像仪具... 详细信息

颗粒传热实验测控系统是为颗粒换热平台设计的测控系统。该系统基于分布式系统EPICS架构设计,通过对NI硬件平台、红外热像仪设备以及Oracle数据库进行集成,实现了颗粒换热平台实验的在线采集、监测、控制与实时存储。由于红外热像仪具有灵敏度高、测温范围广、非接触测温等优点,因此在该测控系统中用于测量颗粒在换热器出口处的温度。本文使用SDK将其集成到EPICS系统中,利用红外图像更加直观地呈现出颗粒的实时温度分布,并提取红外图像中的数据,与热电偶的测量数据对比,进一步检测利用红外热像仪作为一种颗粒实时温度测量设备的可行性。实验结果表明,集成后的红外热像仪操作软件能够实时提取并存储红外图像中的温度数值,并且采用EPICS架构设计、开发的颗粒传热实验测控系统完全可以满足颗粒换热平台的数据采集与存储需求。

关键词：颗粒传热 EPICS 红外热像数据库测控系统

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基于离散单元法的锤磨机内部颗粒传热及实验研究

基于离散单元法的锤磨机内部颗粒传热及实验研究

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作者：邵文彬中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

锤磨机是处理含油钻屑所需的核心设备之一,通过热解析原理使含油钻屑在240℃60℃范围内实现固液分离。该方法能够降低含油钻屑原油质量分数至1.0%以下,可实现就地排放,锤磨机在国外海上钻井平台得到广泛应用。为此,本文对含油钻屑热解... 详细信息

锤磨机是处理含油钻屑所需的核心设备之一,通过热解析原理使含油钻屑在240℃60℃范围内实现固液分离。该方法能够降低含油钻屑原油质量分数至1.0%以下,可实现就地排放,锤磨机在国外海上钻井平台得到广泛应用。为此,本文对含油钻屑热解析处理开展实验,结合数值模拟的方法对锤磨机内颗粒传热规律进行研究。首先,设计并搭建锤磨热解析实验装置,对含油钻屑开展了固液分离实验。根据实验结果,分析了叶片转速、颗粒填充率及颗粒液体含量对温度变化的影响,得到颗粒液相含量的变化规律。其次,运用C++编写颗粒离散元程序,结合EDEM数值模拟,实现对锤磨机内部颗粒传热规律的研究。通过模拟结果得出影响颗粒升温的主导因素是颗粒摩擦生热,针对摩擦生热过低及颗粒堆积的问题,减小叶片间距,缩短含油钻屑处理时间。根据实验和模拟结果得出,叶片转速为1800rpm、填充率为10%,模拟含油钻屑油水含量为10%时,锤磨机内颗粒传热效果最佳,且含油钻屑热解析处理后固体含油量小于1.0%。改进锤磨热解析实验装置,实现钻屑连续化处理,平均处理量为82kg/h。

关键词：热解析固液分离 EDEM数值模拟颗粒传热

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大差异颗粒气固流化床传热特性实验研究

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炼油技术与工程 2008年第3期38卷 18-23页

作者：孔行健孙国刚王茂辉中国石油大学(北京)过程装备实验室重质油加工国家重点实验室北京市102249

通过实验研究了气固流化床中不同温度的大差异颗粒间的传热特性。实验结果表明,在气固间传热系数范围为40～450 W/(m^2·K),给定气速条件下,气固间传热系数随着床温的升高而增大;床温固定时,传热系数随着气速变大先增加,当超过细颗粒带... 详细信息

通过实验研究了气固流化床中不同温度的大差异颗粒间的传热特性。实验结果表明,在气固间传热系数范围为40～450 W/(m^2·K),给定气速条件下,气固间传热系数随着床温的升高而增大;床温固定时,传热系数随着气速变大先增加,当超过细颗粒带出速度后又随之降低;流化床内颗粒越小,颗粒对流传热越明显。根据相关文献,将气固流化床传热系数实验结果进行了对比关联,为新型双组分流化床换热、分级系统的设计和开发提供参考。

关键词：大差异颗粒气固流化床颗粒传热气固传热传热特性实验室规模

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外热式回转窑颗粒运动及传热强化数值模拟

外热式回转窑颗粒运动及传热强化数值模拟

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作者：徐刚刚东南大学

学位级别：硕士

外热式回转窑由于运行稳定和温度易控等优点,目前在土壤热脱附、食品干燥和废塑料热解等工业领域得到广泛应用。传统的外热式回转窑窑体大多为圆筒形,对内部颗粒床的传热过程没有明显的促进效果,限制了其进一步的应用。而通过改变筒壁... 详细信息

外热式回转窑由于运行稳定和温度易控等优点,目前在土壤热脱附、食品干燥和废塑料热解等工业领域得到广泛应用。传统的外热式回转窑窑体大多为圆筒形,对内部颗粒床的传热过程没有明显的促进效果,限制了其进一步的应用。而通过改变筒壁结构和增加内构件抄板是强化外热式回转窑内颗粒换热过程的有效方式。本文在圆筒的基础上发展了花瓣筒和抄板-花瓣筒,采用离散元数值模拟方法模拟了外热式回转窑筒体(圆筒、花瓣筒、抄板-花瓣筒)内颗粒的运动、混合及传热过程。重点分析了结构参数和运行参数对颗粒流动和传热的影响,得到的结论如下:(1)首先,建立了DEM模型和回转筒的物理模型,通过与实验结果对比验证了模型的准确性,分别研究了不同转速和填充率对圆筒、花瓣筒和抄板-花瓣筒内颗粒运动和混合水平的影响。结果表明:花瓣形的边壁和抄板能够增加颗粒与边壁的接触数,增加了传热面积;花瓣形的边壁和抄板能够明显对颗粒床内的速度分布产生影响,但在不同工况下的影响程度不同;抄板会降低颗粒床内活跃区的厚度,从而降低了活跃区与静止区之间的颗粒交换系数;抄板能够减小各区域内的颗粒浓度波动和混合方差,使各局部区域内的颗粒更快达到均匀混合状态;在大部分工况下抄板-花瓣筒中的颗粒混合效率相比其他两种回转筒更高。(2)在以上研究结果的基础上,重点研究了抄板参数对抄板-花瓣筒中的颗粒运动和混合的影响。结果表明:抄板数量对两组相同物性颗粒的混合水平影响较小,抄板数量的增加能够扩大两组不同密度颗粒间平均运动距离的差值,并能够有效对尺寸偏析产生抑制作用;增加抄板的长度会明显增加颗粒的平均运动距离并能够减小两组颗粒之间运动距离的差值,并且随着抄板长度的增加,尺寸偏析的影响会得到明显的削弱;直角抄板对两组相同物性颗粒混合的促进作用最强而直抄板的作用最差,直抄板对密度偏析抑制效果最好,弧形抄板对尺寸偏析抑制效果最好。(3)在以上针对回转筒内颗粒运动二维研究的基础上,从三维角度对回转筒内的颗粒运动、混合和传热过程进行了DEM模拟,结果表明:随着转速和倾角的增加,三维回转筒内颗粒的传热效果会下降,颗粒在回转筒内的停留时间减少,此外在相等的转速下,圆筒的出口颗粒温度、加热区颗粒温度和轴向各位置温度最低,而抄板-花瓣筒中的颗粒传热效果最好;花瓣形的筒壁边界能够增加颗粒在筒体中的停留时间以及颗粒床温度的提升速度,颗粒在花瓣筒中向三维回转筒出口的运动趋势有所减弱。

关键词：回转窑颗粒运动 DEM 颗粒传热活跃区

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高温球床颗粒堆积与瞬态传热算法研究

高温球床颗粒堆积与瞬态传热算法研究

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第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会

作者：吴浩桂南杨星团屠基元姜胜耀清华大学核能与新能源技术研究院先进核能技术协同创新中心先进反应堆工程与安全教育部重点实验室皇家墨尔本理工大学工学院

高温气冷堆的堆芯是一个大量燃料球稠密堆积的球床。从高温堆的核安全分析角度而言,研究燃料球的堆积以及瞬态颗粒传热算法至关重要。球床内的颗粒行为具有明显的非连续特征,故采用离散单元法(DEM)进行颗粒运动的模拟。进而在开源代码... 详细信息

高温气冷堆的堆芯是一个大量燃料球稠密堆积的球床。从高温堆的核安全分析角度而言,研究燃料球的堆积以及瞬态颗粒传热算法至关重要。球床内的颗粒行为具有明显的非连续特征,故采用离散单元法(DEM)进行颗粒运动的模拟。进而在开源代码的基础上增加了颗粒导热与辐射模型。颗粒配位数和Voronoi单元体的面数表现为单峰离散分布。配位数在6分布最多,单元体面数最多分布在135之间。球床中局部孔隙率主要分布在0.3.5之间,而球形度集中在0.86.92之间。针对Polamuri实验进行仿真,瞬态颗粒传热模型的计算结果与实验值符合得很好。

关键词：高温球床堆积颗粒传热颗粒辐射

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外热式回转装置内颗粒物质运动及导热特性研究

外热式回转装置内颗粒物质运动及导热特性研究

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作者：马杰东北电力大学

学位级别：硕士

颗粒物质因其在化学、矿物、食品和医药等领域的广泛应用而备受关注。外热式回转装置也是工业生产中对颗粒物质进行热处理的一种常用设备。涉及到颗粒物质在外热式回转装置内运动传热过程的单元操作为工业生产中重要的一环,对最终产品... 详细信息

颗粒物质因其在化学、矿物、食品和医药等领域的广泛应用而备受关注。外热式回转装置也是工业生产中对颗粒物质进行热处理的一种常用设备。涉及到颗粒物质在外热式回转装置内运动传热过程的单元操作为工业生产中重要的一环,对最终产品的质量有着重要的影响。本文以回转装置内的双分散球形颗粒和单分散柱状颗粒为研究对象,将离散元素法(Discrete Element Method,DEM)与导热模型相耦合,对外热式回转装置内颗粒物质的运动以及传热过程进行了数值模拟。Lacey混合指数被用作颗粒混合效果的评价指标。颗粒平均温度、颗粒温度标准偏差、有效传热系数以及传热速率被用作颗粒床传热效果的评价指标。分析了不同长度的活动抄板对双分散球形颗粒运动混合的影响。分析了回转装置转速、固定直角抄板的数量和高度、颗粒体积、填充率对单分散柱状颗粒在外热式回转装置内传热特性的影响。分析了不同长度的活动抄板对单分散柱状颗粒在外热式回转装置内混合传热的影响。在双分散球形颗粒体系中,当回转装置转速为15 r/min时,颗粒平均速度波动的幅度随着活动抄板长度的增加而逐渐变大。在回转装置内添加活动抄板与固定抄板都能够增强颗粒混合,但与等长度的固定抄板相比,活动抄板更能够增强颗粒的混合。并且活动抄板的最优无量纲长度为1/3。当回转装置转速为60 r/min时,活动抄板对颗粒平均速度波动幅度的影响更倾向于随机性。并且仅有无量纲长度为1/4的活动抄板能够增强颗粒混合。在两种转速下,活动抄板都会使颗粒平均速度脉动的更加剧烈。在单分散柱状颗粒体系中,降低回转装置的转速,增加直角抄板的数量,提高直角抄板的高度,减小颗粒的体积,降低填充率,都能使颗粒平均温度升高的更快,增强颗粒床温度分布的均匀性。各影响因素主要通过增加颗粒与回转装置之间的接触面积或降低回转装置内颗粒的热容来优化传热。降低回转装置的转速,增加直角抄板的数量,提高直角抄板的高度,减小颗粒的体积都能够增加颗粒与回转装置间的接触面积。降低填充率则能够降低回转装置内颗粒的热容。当回转装置转速为15 r/min或60 r/min时,在回转装置内添加活动抄板会对单分散柱状颗粒的混合起到抑制作用。但是低转速下颗粒的混合要优于高转速下颗粒的混合。在两种转速下,活动抄板对颗粒与回转装置之间传热的抑制作用也随活动抄板长度的增加而逐渐变强。但是低转速下的传热速率要高于高转速下的传热效率。

关键词：离散单元法数值模拟颗粒运动颗粒传热球形颗粒柱状颗粒

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六棱柱滚筒冷渣机传热效率影响

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科学技术与工程 2022年第27期22卷 11924-11932页

作者：赵飞王佳何庆中何涛王漫漫四川轻化工大学机械工程学院宜宾644000

冷渣机是CFB(circulating fluidized bed)锅炉的重要辅机,其传热效率对CFB锅炉的连续稳定运行发挥着重要作用。为了进一步分析颗粒传热效率的关系,以一种多管式六棱柱滚筒冷渣机为研究载体,以冷渣管内高温灰渣颗粒为研究对象,基于离散... 详细信息

冷渣机是CFB(circulating fluidized bed)锅炉的重要辅机,其传热效率对CFB锅炉的连续稳定运行发挥着重要作用。为了进一步分析颗粒传热效率的关系,以一种多管式六棱柱滚筒冷渣机为研究载体,以冷渣管内高温灰渣颗粒为研究对象,基于离散元方法及其数值模型,运用商用软件EDEM来模拟分析高温灰渣颗粒在冷渣管内的传热过程。将颗粒温度规范化处理为无量纲温度,以平均温度、温度概率密度函数和颗粒运动规律为指标定量分析滚筒转速和颗粒直径对灰渣颗粒传热过程的影响。其中,六棱柱冷渣管边长200 mm、长500 mm、壁厚10 mm,管初始温度360 K,颗粒初始温度1 200 K。结果表明:颗粒的传热效率随着转速的增大而增大,转速为10 r/min相对于转速为4 r/min的散热效率增加了61.1%;颗粒的传热效率随着粒径的增大而减小,粒径为5 mm相对于粒径为3 mm的散热效率下降了30.7%。转速是通过翻转次数来影响传热效率,粒径是通过影响接触点碰撞次数来影响传热效率。

关键词：滚筒冷渣机 EDEM 颗粒传热传热效率颗粒运动

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