層流爐內(nèi)碳粉運動規(guī)律的研究及應(yīng)用.pdf

1、層流爐是一種研究固體顆粒物熱揮發(fā)特性的設(shè)備，它能實現(xiàn)快速加熱，最高加熱速率可達105K/s，高溫條件下的層流加熱爐已成功地應(yīng)用于閃速加熱條件下生物質(zhì)熱揮發(fā)特性的研究。
　　本文便是針對生物質(zhì)粉在層流爐內(nèi)熱解產(chǎn)物—碳粉顆粒流動特性的研究，為了獲得更合理的熱解揮發(fā)特性實驗參數(shù)，利用PIV技術(shù)對碳粉顆粒在反應(yīng)管內(nèi)的速度分布情況進行了一系列的實驗。
　　結(jié)合PIV技術(shù)的特點設(shè)計制造了一套層流爐反應(yīng)管的冷態(tài)模擬實驗臺。根據(jù)實驗中極小喂

2、料速率下的穩(wěn)定喂料要求，設(shè)計了震動式氣流攜帶喂料器，該喂料器中生物質(zhì)粉在振動電機的作用下呈流動狀態(tài)，攜帶氣流將其攜帶至反應(yīng)區(qū)中，具有連續(xù)穩(wěn)定的加料特點，加料速率穩(wěn)定在0.0399g/min左右，實驗可重復(fù)性強。
　　為了解決研究過程中實驗條件發(fā)生變化的問題，設(shè)計了PIV系統(tǒng)中相機的自動移動控制裝置，并把利用該裝置前后得出的實驗結(jié)果進行對比，大大提高實驗效率及實驗數(shù)據(jù)的準確性。
　　本實驗選用碳粉(100～125um)作為原料

3、，在4個不同的收集距離，每種收集距離4個主氣流流量的實驗因素和水平下對層流爐反應(yīng)管內(nèi)的速度分布進行 PIV測量?？偨Y(jié)出碳粉在反應(yīng)管內(nèi)的速度變化趨勢可以分為4段，并分析主氣流流量和收集距離對其影響情況：隨收集距離的增大碳粉顆粒在管中心處穩(wěn)定段軸向速度逐漸減小，而隨主氣流增大而增大
　　實驗測得碳粉顆粒在豎直管中的停留時間均與雷諾數(shù)呈線性關(guān)系。分析碳粉顆粒在豎直管內(nèi)的受力情況，利用Newton公式計算碳粉顆粒受氣流的作用力后計算出停留

4、時間的理論值，得出碳粉由喂料口進入管內(nèi)后先是受到氣流的推動作用，后受到其阻礙，速度由大到小，并結(jié)合動力學(xué)公式得出碳粉速度發(fā)生變化臨界位置，即碳粉受力發(fā)生變化的點，分別為H=6.1mm、H=13.7mm、H=24.0mm、H=36.9mm。碳粉過臨界點后由主氣流攜帶呈層流狀態(tài)通過豎直管，這一運動規(guī)律與實驗實測結(jié)果相符。在各個收集距離下，碳粉停留時間的理論計算平均值與實驗值的比與雷諾數(shù)成線性關(guān)系。這些結(jié)果為熱態(tài)層流爐熱解揮發(fā)特性實驗提供重要