一種連續(xù)炭化裝置傳熱試驗研究

魯志遠 李洪亮 余陽陽（鄭州大學化工與能源學院，河南鄭州 450001）

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一種連續(xù)炭化裝置傳熱試驗研究

魯志遠 李洪亮 余陽陽
（鄭州大學化工與能源學院，河南鄭州 450001）

【摘要】根據(jù)一種連續(xù)炭化炭化裝置的傳熱特點，獨立設計了一套試驗方案，并對其傳熱系數(shù)的變化進行了研究，試驗表明：隨著物料處理量的增加其傳熱系數(shù)線性增加，當達到裝置最大物料處理量時其傳熱系數(shù)變化率下降，不再表現(xiàn)為線性變化，通過公式擬合得到的傳熱系數(shù)計算公式方便了連續(xù)炭化裝置的設計。

【關鍵詞】連續(xù)炭化裝置 物料處理量 傳熱系數(shù) 線性變化

生物質的利用是現(xiàn)代化工的一個重要分支，而生物質炭化作為此分支中的一個重要組成部分而得到學者們的重視，生物質炭化是指生物質在缺氧的條件下加熱分解而獲取相關產(chǎn)品的方法，整個過程一般分為干燥、炭化、冷卻三個部分，所得的產(chǎn)品為生物質炭、熱解氣和熱解油，得到的生物質炭可作為能源物質進行加工使用，熱解油可通過加氫處理得到醇類物質。生物質炭化過程中的關鍵設備是炭化裝置，炭化裝置主要分為固定式和連續(xù)式兩種，而連續(xù)炭化裝置以其節(jié)省人力和能源的特點已被廣泛使用。本試驗根據(jù)一種連續(xù)炭化炭化裝置的傳熱特點，獨立設計了一套試驗方案，并對其傳熱系數(shù)的變化進行了研究，為炭化裝置的設計提供理論參數(shù)。

1 試驗裝置

表1　 傳熱系數(shù)K值匯總表

試驗裝置由：機械部分、電加熱系統(tǒng)、氣體冷卻系統(tǒng)和溫度記錄系統(tǒng)共同組成。物料經(jīng)下料口進入裝置內部，在螺旋推進裝置帶動下完成加熱并最終進入炭倉內冷卻。在筒體表面安裝有溫度測點，完成對各位置裝置溫度和物料溫度得實時記錄。試驗裝置圖如圖1所示。

2 連續(xù)炭化裝置總傳熱系數(shù)

以傳熱系數(shù)K為縱坐標，物料處理量為橫坐標，可以得到連續(xù)炭化裝置傳熱規(guī)律圖，如圖2所示。

由圖2，可知在Q-5.0kg/h～Q-8.5kg/h內，連續(xù)炭化裝置總傳熱系數(shù)K呈線性變化，在Q-8.5kg/h～Q-10.9kg/h內，總傳熱系數(shù)K變化率逐漸下降，曲線變得平緩。當Q=10.9kg/h時已經(jīng)超出裝置正常工作范圍，故選擇對傳熱系數(shù)曲線的線性部分進行擬合，得到了傳熱系數(shù)與物料處理量的關系式：K=13.96Q-42.88，相關系數(shù)：0.99。

3 結語

在裝置的正常工作范圍即物料處理量為：Q-5.0kg/h～Q-8.5kg/h內，連續(xù)炭化裝置總傳熱系數(shù)的變化隨物料處理量呈線性變化，且擬合公式為K=13.96Q-42.88， 在設備設計過程中，可先根據(jù)此公式可以先估算出裝置的總傳熱系數(shù)K，之后根據(jù)公式：Q=K· A·△t，這里Q可利用插值法得到，△t基本不變可取80K，由此可得到所需傳熱面積A，從而可以根據(jù)所選筒體內徑估算出筒體長度L，從而為該類型連續(xù)炭化裝置的設計提供有效參數(shù)。

參考文獻：

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