低品位能源利用——煤矿乏风瓦斯热逆流氧化理论与技术

目录
章绪论 1
节煤矿乏风瓦斯利用的意义 1
第二节煤矿乏风瓦斯利用技术 2
一、热逆流氧化技术 2
二、催化逆流氧化技术 3
三、旋转蓄热氧化技术 4
四、稀燃涡轮燃烧技术 4
五、预热催化氧化技术 5
六、小结 5
第三节煤矿乏风瓦斯热逆流氧化装置构造 5
一、组合式氧化床 5
二、进排气与导流分配系统 6
三、加热起动系统 7
四、取热系统 7
五、气流换向控制系统 8
参考文献 8
第二章热逆流氧化机理分析及运行特性 11
节蜂窝陶瓷结构分析 11
一、多孔介质基本概念 11
二、蜂窝陶瓷几何体结构 12
三、蜂窝陶瓷材质的选取 15
第二节多孔介质内超绝热燃烧的基本原理 15
第三节热逆流超绝热燃烧的理论分析 18
一、周期性换向的作用 18
二、简化理论解的建立 19
三、燃烧器中的最高温度、燃烧器两侧温度梯度的推导 20
第四节煤矿乏风瓦斯热逆流运行特性分析 22
一、计算模型 22
二、控制方程组 23
三、物性参数 24
四、单值性条件 25
五、结果分析 26
参考文献 38
第三章蓄热氧化床的阻力特性 40
节蜂窝陶瓷蓄热体阻力理论分析 40
第二节蜂窝陶瓷蓄热体稳态阻力特性 42
一、实验系统介绍 42
二、蓄热体结构参数对阻力特性的影响 43
三、实验关联式的拟合 49
四、数值模拟研究 52
第三节蜂窝陶瓷蓄热体非稳态阻力特性 54
一、蓄热体非稳态阻力特性实验 54
二、蓄热体非稳态阻力特性数值计算 57
第四节间隙和错位对阻力损失的影响 60
一、间隙处的局部压力 61
二、阻力损失与间隙和错位关系的影响规律 62
三、孔型尺寸对阻力损失的影响 65
四、温度对阻力损失的影响 66
五、间隙对不同种蜂窝陶瓷间阻力损失的影响 67
第五节氧化床整体的阻力损失 69
一、表观流速对氧化床阻力损失的影响 69
二、甲烷浓度对氧化床阻力损失的影响 70
三、孔隙率对氧化床阻力损失的影响 70
四、比热容对氧化床阻力损失的影响 71
五、当量直径对氧化床阻力损失的影响 72
六、氧化床轴向阻力损失 72
参考文献 73
第四章蜂窝陶瓷的传热特性 74
节蜂窝陶瓷有效导热系数实验系统 74
一、实验台设备 74
二、实验原理 74
三、实验操作 76
第二节蜂窝陶瓷有效导热系数实验研究 77
一、辐射对导热系数的影响 77
二、孔隙率对有效导热系数的影响 78
三、测量方向对有效导热系数的影响 79
第三节蜂窝陶瓷传热性能实验系统 80
第四节蜂窝陶瓷蓄放热特性实验研究 82
一、蓄热室内温度分布 82
二、孔隙率对蓄热体传热特性的影响 83
三、孔型对蓄热体传热特性的影响 86
四、流速对蓄热体传热特性的影响 87
五、材质对放热性能的影响 88
六、实验温度对放热性能的影响 89
第五节蜂窝陶瓷传热特性的数值模拟研究 89
一、数学模型 89
二、数值模拟结果及分析 90
第六节蜂窝陶瓷蓄热体内热量扩散规律研究 94
一、实验装置 94
二、数学模型 94
三、实验结果与计算结果的对比分析 95
参考文献 98
第五章蓄热蜂窝陶瓷的热震特性 99
节热震理论 99
一、热震基础理论 99
二、热震实验 100
第二节莫来石陶瓷材料的热震断裂性能 101
一、莫来石陶瓷材料的热冲击性能 101
二、莫来石陶瓷材料的热疲劳性能 104
第三节陶瓷蓄热材料的热震力学性能 105
一、超声脉冲回波法 105
二、陶瓷试件的波速和密度 106
三、陶瓷蓄热材料的物理力学刚度特性 108
第四节莫来石陶瓷材料的断裂能 110
一、断裂功法 110
二、热震实验载荷与位移变化关系 111
三、断裂能与影响因素的变化规律 112
第五节蜂窝陶瓷蓄热体的断裂失效分析 114
一、热应力影响因素 114
二、断裂破损分析 119
第六节莫来石陶瓷材料的热疲劳寿命预测 125
一、热疲劳寿命理论 125
二、热疲劳寿命计算 126
三、蜂窝陶瓷蓄热体的热疲劳寿命预测 127
参考文献 130
第六章氧化装置的加热起动性能 131
节热风加热起动系统的构成 132
第二节热风分配系统性能研究 133
一、模型建立 133
二、计算结果与分析 136
参考文献 147
第七章氧化床的流动分配特性 148
节氧化床流动均匀性实验研究 148
一、实验方法 148
二、结果分析 151
第二节氧化床流动均匀性数值计算模型 156
一、物理模型 156
二、数学模型 157
三、边界条件 162
第三节装置结构因素对流动均匀性的影响 164
一、乏风氧化装置的流型结构对流动均匀性的影响 164
二、集气箱结构对流动均匀性的影响 166
第四节装置进气导流的流动均匀性研究 168
一、导流板安置方式对流动均匀性的影响 169
二、导流板板形对流动均匀性的影响 170
三、导流板板长对流动均匀性的影响 172
四、导流板数量对流动均匀性的影响 172
参考文献 174
第八章乏风逆流氧化的取热特性 175
节氧化床高温区两侧内置换热器取热技术 175
第二节取热区准定常传热特性实验研究 176
一、准定常取热研究实验台的组成 177
二、取热区内H形翅片管传热实验研究 178
三、传热方式的影响 183
第三节取热区准定常传热数值模拟 184
一、模型的建立 184
二、基准工况下的传热特性模拟 186
三、入口温度对H形翅片管传热特性的影响 188
四、入口雷诺数对H形翅片管传热特性的影响 192
第四节周期性逆流工况下取热区传热特性研究 194
一、实验研究 194
二、模拟研究 198
参考文献 208
第九章氧化装置的换向控制技术 209
节逆流动态条件下准稳态度量标准及换向控制方法 209
一、准稳态的度量标准 209
二、换向控制方法 209
第二节换向控制参数的确定 210
一、参数确定所用模型简介 210
二、换热面积不同时氧化床轴向温度分布和换向时间的确定 210
三、甲烷浓度不同时氧化床轴向温度分布和换向时间的确定 213
四、入口表观速度不同时氧化床轴向温度分布和换向时间的确定 216
第三节一种先进的气流换向控制方法 218
一、气流换向控制的目的和技术方案 218
二、气流换向控制的具体步骤 219
参考文献 221