The shape development of spherical and non-spherical char particles in the flame zone of an entrained-flow gasifier – A numerical study
The shape development of spherical and non-spherical char particles in the flame zone of an entrained-flow gasifier – A numerical study
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气流床气化炉火焰区球形和非球形炭颗粒的形状发展——数值研究
DOI：
10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119220
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发表时间：
2020
影响因子：
5.2
通讯作者：
Richter
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nguyen;Scherer;Kriebitzsch;Richter
颗粒的形状对其在旋流气化炉中的运动轨迹有重要影响。为此，本工作研究了在转化过程中颗粒形状如何变化。几个非球形粒子被认为是。重点是在火焰区的转化过程，因为这是最高的温度和浓度梯度发生在整个颗粒。采用颗粒分辨的瞬态CFD模型和网格运动算法，可以详细分析流场和反应颗粒之间复杂的界面现象。结果表明，在转化过程中，颗粒形貌发生了显著变化。最终形状取决于初始颗粒形状和整个颗粒的反应速率分布，其是颗粒雷诺数的函数。只有在例外情况下，离开火焰区后剩余的颗粒才是球形的。如果在基于CFD的反应器模型中应用阻力系数和Nusselt和舍伍德数相关性，则必须考虑这一事实。
The shape of a particle affects its trajectory in an entrained-flow gasifier significantly. For that reason, the present work studies how the particle shape is changed during the conversion process. Several non-spherical particles are considered. The focus is on the conversion process in the flame zone, since that is where the highest gradients in temperature and concentration occur across the particle. A particle-resolved transient CFD model was applied together with a mesh motion algorithm, enabling a detailed analysis of the complex interphase phenomena between the flow field and the reactive particle. It is shown that the particle morphology changes significantly during the conversion process. The final shape depends on the initial particle shape and the reaction rate distribution across the particle, which is a function of the particle Reynolds number. Only in exceptional cases is the remaining particle spherical after leaving the flame zone. This fact must be taken into account if drag coefficients and Nusselt and Sherwood number correlations are applied in a CFD-based reactor model.
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