钙基吸收剂吸收CO2过程的格子Boltzmann模拟

doi:10.3969/j.issn.0438-1157.2012.z1.029

化工学报 ›› 2012, Vol. 63 ›› Issue (S1): 165-171.DOI: 10.3969/j.issn.0438-1157.2012.z1.029

钙基吸收剂吸收CO₂过程的格子Boltzmann模拟

张婷1 ，郭照立1，柴振华2，施保昌2

1华中科技大学煤燃烧国家重点实验室；2华中科技大学数学与统计学院，湖北武汉 430074

收稿日期:2012-03-21 修回日期:2012-03-21 出版日期:2012-05-28 发布日期:2012-05-28
通讯作者: 施保昌
基金资助:
国家重点基础研究发展计划项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金

Lattice Boltzmann method for simulating carbon dioxide capture with Ca-based sorbent

ZHANG Ting1，GUO Zhaoli1，CHAI Zhenhua2，SHI Baochang2

Received:2012-03-21 Revised:2012-03-21 Online:2012-05-28 Published:2012-05-28

摘要/Abstract

摘要： 近年来，利用CaO吸收烟气中的CO2越来越受到国内外研究者的关注。考虑到单松弛格子Boltzmann模型(LBGK模型)在模拟多孔介质内流动时存在的不足，采用了多松弛(MRT)格子Boltzmann方法来研究多孔CaO吸收CO2的过程，并分析了不同参数，如Damkohler数(Da)、摩尔体积比和CaO颗粒的粒径对CaO转化率的影响。研究结果表明：当Da越大或者摩尔体积比越大时，CaO的转化率会越来越低；另外，如果CaO颗粒的粒径越大，其转化率也将会越低。这些结论定性上与实验结果是吻合的。

关键词: 多孔介质, 格子Boltzmann方法, 多松弛模型, 二氧化碳

Abstract: Nowadays，the study for CO2 capture with Ca-based sorbent from coal combustion has gained much attention.In this paper，the lattice Boltzmann method (LBM)is used to study the carbonation of porous CaO with CO2.The most popular LBM is the lattice Bhatnagar-Gross-Krook (LBGK)model.However，when LBGK model is used to simulate porous flows，the numerical instability and viscosity-dependence of boundary conditions will result in viscosity-dependent permeability.While the multiple-relaxation-time (MRT)LBM proposed recently can overcome these defects，so the MRT-LBM is chosen to study various effect factors on the gas-solid reaction in porous media.The numerical results show that，as the Damkohler number (Da) or the molar volume ratio between CaCO3 and CaO is increased，the carbonation conversion of CaO will be reduced，while the radius of CaO grain is decreased，the carbonation conversion of CaO will be enhanced.These results are consistent with experimental results qualitatively.

Key words: porous media, lattice Boltzmann method, multi-relaxation-time, carbon dioxide

张婷1,郭照立1，柴振华2，施保昌2. 钙基吸收剂吸收CO₂过程的格子Boltzmann模拟[J]. 化工学报, 2012, 63(S1): 165-171.

ZHANG Ting1，GUO Zhaoli1，CHAI Zhenhua2，SHI Baochang2. Lattice Boltzmann method for simulating carbon dioxide capture with Ca-based sorbent[J]. CIESC Journal, 2012, 63(S1): 165-171.

[1]	张义飞, 刘舫辰, 张双星, 杜文静. 超临界二氧化碳用印刷电路板式换热器性能分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 183-190.
[2]	宋瑞涛, 王派, 王云鹏, 李敏霞, 党超镔, 陈振国, 童欢, 周佳琦. 二氧化碳直接蒸发冰场排管内流动沸腾换热数值模拟分析[J]. 化工学报, 2023, 74(S1): 96-103.
[3]	程业品, 胡达清, 徐奕莎, 刘华彦, 卢晗锋, 崔国凯. 离子液体基低共熔溶剂在转化CO₂中的应用[J]. 化工学报, 2023, 74(9): 3640-3653.
[4]	杨菲菲, 赵世熙, 周维, 倪中海. Sn掺杂的In₂O₃催化CO₂选择性加氢制甲醇[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3366-3374.
[5]	洪瑞, 袁宝强, 杜文静. 垂直上升管内超临界二氧化碳传热恶化机理分析[J]. 化工学报, 2023, 74(8): 3309-3319.
[6]	张琦钰, 高利军, 苏宇航, 马晓博, 王翊丞, 张亚婷, 胡超. 碳基催化材料在电化学还原二氧化碳中的研究进展[J]. 化工学报, 2023, 74(7): 2753-2772.
[7]	毛磊, 刘冠章, 袁航, 张光亚. 可捕集CO₂的纳米碳酸酐酶粒子的高效制备及性能研究[J]. 化工学报, 2023, 74(6): 2589-2598.
[8]	代佳琳, 毕唯东, 雍玉梅, 陈文强, 莫晗旸, 孙兵, 杨超. 热物性对混合型CPCMs固液相变特性影响模拟研究[J]. 化工学报, 2023, 74(5): 1914-1927.
[9]	蔺彩虹, 王丽, 吴瑜, 刘鹏, 杨江峰, 李晋平. 沸石中碱金属阳离子对CO₂/N₂O吸附分离性能的影响[J]. 化工学报, 2023, 74(5): 2013-2021.
[10]	李晨曦, 刘永峰, 张璐, 刘海峰, 宋金瓯, 何旭. O₂/CO₂氛围下正庚烷的燃烧机理研究[J]. 化工学报, 2023, 74(5): 2157-2169.
[11]	贾晓宇, 杨剑, 王博, 林梅, 王秋旺. 金属丝网毛细特性的孔隙尺度数值分析[J]. 化工学报, 2023, 74(5): 1928-1938.
[12]	王晓萱, 胡晓红, 陆雨楠, 王士勇, 凡凤仙. 旋转膜过滤器内部流动特性数值模拟[J]. 化工学报, 2023, 74(4): 1489-1498.
[13]	胡香凝, 尹渊博, 袁辰, 是赟, 刘翠伟, 胡其会, 杨文, 李玉星. 成品油在土壤中运移可视化的实验研究[J]. 化工学报, 2023, 74(4): 1827-1835.
[14]	王皓, 唐思扬, 钟山, 梁斌. MEA吸收CO₂富液解吸过程中固体颗粒表面的强化作用分析[J]. 化工学报, 2023, 74(4): 1539-1548.
[15]	张银宁, 王进卿, 冯致, 詹明秀, 徐旭, 张光学, 池作和. 升温条件下多孔介质内气泡的生长和聚并行为[J]. 化工学报, 2023, 74(4): 1509-1518.

钙基吸收剂吸收CO₂过程的格子Boltzmann模拟

Lattice Boltzmann method for simulating carbon dioxide capture with Ca-based sorbent

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价