一種連續(xù)炭化裝置傳熱試驗(yàn)研究

魯志遠(yuǎn) 李洪亮 余陽陽（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，河南鄭州 450001）

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一種連續(xù)炭化裝置傳熱試驗(yàn)研究

魯志遠(yuǎn) 李洪亮 余陽陽
（鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)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(diǎn)，獨(dú)立設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)方案，并對(duì)其傳熱系數(shù)的變化進(jìn)行了研究，試驗(yàn)表明：隨著物料處理量的增加其傳熱系數(shù)線性增加，當(dāng)達(dá)到裝置最大物料處理量時(shí)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(jì)算公式方便了連續(xù)炭化裝置的設(shè)計(jì)。

【關(guān)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(zhì)的利用是現(xiàn)代化工的一個(gè)重要分支，而生物質(zhì)炭化作為此分支中的一個(gè)重要組成部分而得到學(xué)者們的重視，生物質(zhì)炭化是指生物質(zhì)在缺氧的條件下加熱分解而獲取相關(guān)產(chǎn)品的方法，整個(gè)過程一般分為干燥、炭化、冷卻三個(gè)部分，所得的產(chǎn)品為生物質(zhì)炭、熱解氣和熱解油，得到的生物質(zhì)炭可作為能源物質(zhì)進(jìn)行加工使用，熱解油可通過加氫處理得到醇類物質(zhì)。生物質(zhì)炭化過程中的關(guān)鍵設(shè)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(diǎn)已被廣泛使用。本試驗(yàn)根據(jù)一種連續(xù)炭化炭化裝置的傳熱特點(diǎn)，獨(dú)立設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)方案，并對(duì)其傳熱系數(shù)的變化進(jìn)行了研究，為炭化裝置的設(shè)計(jì)提供理論參數(shù)。

1 試驗(yàn)裝置

表1　 傳熱系數(shù)K值匯總表

試驗(yàn)裝置由：機(jī)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(jìn)入裝置內(nèi)部，在螺旋推進(jìn)裝置帶動(dòng)下完成加熱并最終進(jìn)入炭倉內(nèi)冷卻。在筒體表面安裝有溫度測點(diǎn)，完成對(duì)各位置裝置溫度和物料溫度得實(shí)時(shí)記錄。試驗(yàn)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(biāo)，物料處理量為橫坐標(biāo)，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(nèi)，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(nèi)，總傳熱系數(shù)K變化率逐漸下降，曲線變得平緩。當(dāng)Q=10.9kg/h時(shí)已經(jīng)超出裝置正常工作范圍，故選擇對(duì)傳熱系數(shù)曲線的線性部分進(jìn)行擬合，得到了傳熱系數(shù)與物料處理量的關(guān)系式：K=13.96Q-42.88，相關(guān)系數(shù)：0.99。

3 結(jié)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(nèi)，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(shè)備設(shè)計(jì)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(nèi)徑估算出筒體長度L，從而為該類型連續(xù)炭化裝置的設(shè)計(jì)提供有效參數(shù)。

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