層流爐內碳粉運動規(guī)律的研究及應用.pdf

1、層流爐是一種研究固體顆粒物熱揮發(fā)特性的設備，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用于閃速加熱條件下生物質熱揮發(fā)特性的研究。
　　本文便是針對生物質粉在層流爐內熱解產(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技術對碳粉顆粒在反應管內的速度分布情況進行了一系列的實驗。
　　結合PIV技術的特點設計制造了一套層流爐反應管的冷態(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，設計了震動式氣流攜帶喂料器，該喂料器中生物質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，實驗可重復性強。
　　為了解決研究過程中實驗條件發(fā)生變化的問題，設計了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管內的速度分布進行 PIV測量?？偨Y出碳粉在反應管內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)呈線性關系。分析碳粉顆粒在豎直管內的受力情況，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，并結合動力學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)成線性關系。這些結果為熱態(tài)層流爐熱解揮發(fā)特性實驗提供重要