通风瓦斯蓄热氧化过程的数值模拟与优化

"通风瓦斯蓄热式热氧化过程数值模拟" 本文主要探讨了通风瓦斯蓄热式热氧化过程的数值模拟技术，旨在理解和优化该过程中关键参数的影响。通风瓦斯，即煤矿开采中排放的含有甲烷的空气，通过蓄热式热氧化可以有效地将其转化为无害的二氧化碳和水，同时回收其蕴含的能量。在这个过程中，采用了包含周期性边界条件和甲烷单步氧化反应机理的单通道均相反应模型。模型考虑了实验室规模下的实验，其中蜂窝蓄热体作为换热媒介。 利用计算流体力学（CFD）方法，研究了气体流量和甲烷浓度对装置工作特性的影响。通过模拟，作者得出结论：在单侧蓄热体长度为0.3米，切换周期为30秒的情况下，该系统能够满足一定范围内的通风瓦斯氧化需求。此外，模拟还揭示了在稳定和非稳定状态下沿流动方向的温度分布变化。初始启动时，温度场呈现抛物线形状，随着上百个切换周期的进行，逐渐转变为稳定的梯形温度场，这意味着系统能够实现自维持运行，无需外部能源输入。 这项研究对于理解和优化通风瓦斯蓄热式热氧化过程至关重要，它不仅提供了设计和操作此类装置的理论依据，还有助于提高能量效率和减少环境影响。通过这种数值模拟，可以预测不同工况下装置的性能，进而调整参数以达到最佳工作状态。此外，这一方法也为其他类似的热氧化过程提供了一种可能的分析工具，有助于推动清洁能源技术和环境保护的进步。 关键词的选取——蓄热式热氧化、通风瓦斯、计算流体力学，反映了文章的核心内容和技术手段。蓄热式热氧化技术是处理含甲烷气体的关键，而通风瓦斯是其主要应用对象；计算流体力学则是实现模拟分析的重要工具。这些关键词揭示了研究的领域和研究方法，为相关行业的研究人员提供了有价值的参考。 这项研究通过数值模拟深入研究了通风瓦斯蓄热氧化的过程，优化了关键参数，展示了其在实际应用中的潜力，为未来的技术改进和工程设计提供了科学依据。