微觀尺度褐煤干燥過程傳熱傳質(zhì)分析研究.pdf

1、褐煤作為一種易燃的化石燃料，我國目前已經(jīng)探明的保有儲(chǔ)量為1300億噸，具有較好的開發(fā)利用前景。較高的含水量、灰分和揮發(fā)分極大影響了褐煤的利用價(jià)值。為了提高褐煤的開采經(jīng)濟(jì)性和使用價(jià)值，對(duì)褐煤原煤進(jìn)行干燥處理是十分必要的。目前關(guān)于褐煤干燥主要集中于干燥特性的研究，對(duì)于干燥過程中顆粒的傳熱傳質(zhì)分析主要進(jìn)行理論公式的推導(dǎo)和計(jì)算，忽略了褐煤內(nèi)部復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響。
　　本文基于離散小波變換理論對(duì)2000放大倍數(shù)下的褐煤SEM圖像

2、進(jìn)行變換處理分析，得到褐煤微觀孔道二維模型。將利用該模型計(jì)算出的褐煤平均孔隙直徑和孔隙率與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，誤差較小，從而驗(yàn)證了該幾何模型的準(zhǔn)確性。該方法對(duì)研究褐煤微觀組織結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)，對(duì)褐煤內(nèi)部孔隙分布有了更直觀的認(rèn)識(shí)。
　　將多孔介質(zhì)理論和流體力學(xué)理論運(yùn)用到褐煤干燥過程中的傳熱傳質(zhì)。將低溫干燥條件下的褐煤內(nèi)部作為飽和區(qū)域進(jìn)行分析，研究了不同風(fēng)速對(duì)褐煤內(nèi)部流場分布的影響。結(jié)果表明風(fēng)速對(duì)干燥速率影響不大，保持風(fēng)速在0.9m/s-1

3、.00m/s時(shí)干燥效果較好。通過簡化的幾何模型模擬了水分在褐煤骨架內(nèi)的滲流過程，在孔隙周圍滲流速度最大為1.55×10-7m/s，遠(yuǎn)小于褐煤內(nèi)部層流速度5.51×10-5m/s，因此忽略滲流現(xiàn)象對(duì)孔隙內(nèi)流體速度的影響。運(yùn)用多孔介質(zhì)傳熱理論分析在壓力場和溫度場耦合條件下，不同流體出口溫度對(duì)孔隙內(nèi)部流場分布的影響，分析結(jié)果表明隨著溫度升高內(nèi)部流體速度最大速度呈線性增長，但對(duì)內(nèi)部流體整體分布影響不大，當(dāng)褐煤顆粒處于90℃時(shí)干燥速率最快。隨著顆

4、粒內(nèi)部溫度的不斷升高，流體速度迸一步增長。
　　通過改變模型的孔徑大小和孔隙分布狀態(tài)，模擬了褐煤顆粒在干燥過程中因外力作用或骨架受熱變形引起的體積收縮和坍塌，分別分析了孔隙縮小和孔隙連通對(duì)內(nèi)部流場分布的影響。發(fā)現(xiàn)孔隙縮小后內(nèi)部流體速度較孔隙縮小前有所減小;當(dāng)部分孔隙連通后，內(nèi)部流速較孔隙縮小時(shí)有微小增加，但小于孔隙縮小前的流體速度。當(dāng)褐煤顆粒出現(xiàn)體積收縮現(xiàn)象時(shí)，可適當(dāng)延長干燥時(shí)間，從而達(dá)到更好的干燥效果。
　　通過以上對(duì)褐煤