模拟超临界水环境下煤气化所用换热器的研究

【摘要】：针对在超临界水环境下进行煤气化过程所使用的管壳式换热器,建立了在管程和壳程内同时存在物料流动和换热的三维管壳式换热器模型,利用CFX软件(计算流体力学分析软件)对管程和壳程中物料的换热和相变过程进行了模拟研究,成功应用IAPWS IF97(国际通用工业用水和水蒸气热力性质计算公式)数据库模拟了超临界水的物性状态,阐述了管程内物料从亚临界相到超临界相的转变过程。利用已有的实验结果对模型进行了验证。模拟结果表明,随着壳程内物料流量增大,壳程压降和传热系数随之增大;壳程出口温度增大的速率渐趋平缓;当换热器板间距从117 mm增大到150 mm时强化传热效果并不明显,同时大大增加了壳程的流动阻力;在压力为23 MPa,温度达400-600℃的操作条件下,换热器中辐射传热影响较大,进行数值模拟时不应忽略这部分的影响。研究指出:换热器结构设计时需要综合考虑传热和煤颗粒沉积的影响。 【作者单位】： 中国市政工程华北设计研究总院有限公司;
【关键词】： 管壳式换热器 数值模拟 超临界水 煤气化
【分类号】：TK172
【正文快照】： 引言近些年来,在超临界水环境下进行低温催化煤气化反应过程,用来制造清洁能源(氢气和天然气),引起了国内外大量学者的关注和研究[1-2]。其中换热器是超临界水煤气化过程中必不可少的热交换设备,通常用来作为加热反应器进口冷物料的预热器,同时也用作反应器出口热产物的冷却换

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