H2O/CO2混合工质在近临界水环境下的输运特性预测研究

来源 :华北电力大学(保定) | 被引量 : 0次 | 上传用户:jerklie198091
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国“多煤少油缺气”的能源结构决定了我国以煤为主的能源结构短期内不会改变。如今,大多数煤炭都是通过直接在空气中燃烧的方式消耗的,不可避免地会产生诸如NOx、SOx、PM2.5等污染物,导致严重的环境问题。煤炭利用对环境的负面影响及维护环境安全的相关费用抑制了煤炭消费的增长,这激发了对清洁、高效的煤炭利用方法的研究。其中,超临界水煤气化技术是煤炭高效清洁利用的一个重要途径。在超临界水煤气化过程中,煤中的有机物主要转化为H2、CO2和部分无机物沉淀,而通过该技术产生的H2O/CO2超临界混合工质可以进入汽轮机中发电。因此,获得H2O/CO2二元混合工质在水近临界工况下的粘度、热导率和自扩散系数对超临界水煤气化发电系统中管路、换热器以及汽轮机的设计具有非常重要的意义。然而,对于水近临界工况下H2O/CO2二元混合工质的粘度、热导率和自扩散系数目前还缺乏相应的研究。本文的主要工作及结论如下:
  (1)采用分子动力学方法,选取多种不同的水和二氧化碳分子力场模型对纯工质的粘度、热导率和自扩散系数进行了研究,并将模拟结果与NIST值和理论公式计算值进行了对比。
  (2)通过分子动力学模拟计算及比较,优选出了水临界点附近的纯水和二氧化碳的分子力场模型。优选结论如下:对于粘度,当温度低于653K时选择TIP4P/2005模型,当温度高于653K时选择SPC/Fw模型,二氧化碳选择Cygan模型;对于自扩散系数,当温度低于653K时选择TIP3P/Fw模型,温度高于653K时选择SPC模型,二氧化碳选择Cygan模型;对于热导率,当温度低于653K时选择SPC/Fw模型,当温度高于653K时选择SPC模型,二氧化碳选择EPM2模型。
  (3)建立了H2O/CO2二元混合工质模型;并采用优选出的水临界点附近的纯水和二氧化碳的分子力场模型,通过分子动力学方法模拟计算了不同温度、不同组分比例下H2O/CO2二元混合物的粘度、热导率和自扩散系数。
  (4)通过分子动力学方法进一步分析了H2O、CO2、以及H2O/CO2二元混合物的径向分布函数,研究了H2O以及H2O/CO2二元混合物中氢键数量随温度以及比例的变化情况。研究表明,随温度的升高,H2O以及H2O/CO2二元混合物中氢键逐渐减少,但在超临界水中依然存在氢键;随二氧化碳比例的增加混合物中氢键数量减少。
其他文献
近年来,许多便携式、可穿戴、可植入式的电子设备已经融入到我们的日常生活中。构成这些设备的关键部件有能量收集器、能量存储元件、传感器、数据存储元件和致冷元件等。随着半导体技术的进步,这些元件的尺寸随着时间的推移而不断微缩。人们已对聚合物基、陶瓷、单晶以及玻璃基材料开展了与能源应用的相关研究。但由于所生长的材料厚度大,成分复杂以及与现有的硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容性差等原因,这些材料
燃煤电站污染物治理引起了全球范围内的广泛关注,实现燃煤电站烟气净化的关键是实现烟气中二氧化硫、氮氧化物、汞、以及诸痕量元素污染物的高效脱除。目前燃煤电厂使用的空气污染控制设备由选择性催化还原设备、活性炭喷射设备、湿法脱硫设备、电除尘或布袋除尘设备构成。现有设备虽然已经可以有效控制电厂烟气中相关污染物的排放,但是其依旧存在占地面积大、烟风系统阻力强、活性炭脱汞吸附剂价格高、SCR脱硝设备所用NH3毒性强等缺点。
  电厂烟气中的污染物主要包括SO2、SO3、NO、NO2、N2O、Hg0、Hg2+(氧化
据观测资料分析表明,全球变暖趋势进一步持续,控制和减少电厂二氧化碳排放是我国减排的一个重要着手点。已有学者提出新型二氧化碳捕集技术--化学链燃烧(CLC)技术。经众多学者的研究证实,该方法燃烧效率高,且二氧化碳捕集效果很好。
  本文针对煤直接化学链燃烧存在的问题,提出一种新型化学链燃烧装置。该装置特点为,将固体燃料的气化和载氧体的被还原按照两阶段,一体化的方式进行。为深入了解此装置的运行特点,本文采用CPFD计算方法分别对空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)进行冷态数值模拟。
  首先,A