为准确描述下降管反应器内生物质颗粒与高温陶瓷球之间的瞬态传热与热解行为,该研究提出了一种基于分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)的多物理场耦合数值模型。该模型在颗粒能量平衡框架下,引入接触导热、气膜...为准确描述下降管反应器内生物质颗粒与高温陶瓷球之间的瞬态传热与热解行为,该研究提出了一种基于分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)的多物理场耦合数值模型。该模型在颗粒能量平衡框架下,引入接触导热、气膜导热、对流与辐射多种传热机制,并与质量转化过程和活化能分布特征相耦合,建立了用于描述生物质快速热解过程的常微分方程模型。基于热重分析试验数据,对高斯、洛伦兹及逻辑斯谛3种活化能分布函数进行了参数反演与对比分析。结果表明,洛伦兹分布能够更准确地再现试验热重曲线,其平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.0116和0.0138。数值模拟结果显示,生物质颗粒在初始阶段经历了极高的升温速率(峰值达到2.14×10^(3)℃/s),但热解反应相对于温度演化存在明显的动力学滞后特征。传热机制分析表明,对流与导热在整个热解过程中占主导地位,而在高温阶段辐射传热的贡献不可忽略。参数敏感性分析进一步揭示,陶瓷球温度和生物质颗粒粒径对热解效率具有显著影响,反应焓和颗粒碰撞概率次之,而辐射视角因子的影响相对有限。研究结果表明,在传热条件充分的快速热解工况下,过程控制机理由传热受限逐渐转变为化学反应动力学受限。研究为深入理解下降管反应器内多物理场耦合热解行为特征及反应器结构与工艺参数优化提供了理论依据和数据支持。展开更多
退役电池在进行梯次利用之前需要对其参数进行测试与评估,以保证后续依据电池的性能为其选择适合的应用场景。健康状态(state of health,SOH)的准确评估是退役动力电池是否有梯次利用价值的前提。针对目前退役动力电池SOH评估准确性低...退役电池在进行梯次利用之前需要对其参数进行测试与评估,以保证后续依据电池的性能为其选择适合的应用场景。健康状态(state of health,SOH)的准确评估是退役动力电池是否有梯次利用价值的前提。针对目前退役动力电池SOH评估准确性低的问题。本工作首先利用弛豫时间分布法对电化学阻抗谱进行分析,用以得到其中能准确反应电池健康状态的特征频率,将特征频率对应的阻抗数据作为特征输入参量,输入麻雀算法优化的极限学习机模型以实现退役动力电池SOH的评估。为了验证评估方法的有效性,针对7只方形磷酸铁锂退役电池进行循环老化实验,并在每个循环周期后进行电化学阻抗测试。使用退役动力电池的实际的电化学阻抗谱用于分析与建模实现SOH评估,并将结果与实际的SOH数据进行对比,并与传统的SOH评估方法进行了对比。评估结果表明,相较于其他方法采用弛豫时间分布法进行分析的均方误差(mean square error,MSE)与平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)更低。相较于使用未优化的极限学习机模型,MSE和MAPE分别降低了47.1%和60.5%,表明本文的SOH评估方法具有更小的误差和更高的准确性,在实际的梯次利用中很有应用价值。展开更多
文摘为准确描述下降管反应器内生物质颗粒与高温陶瓷球之间的瞬态传热与热解行为,该研究提出了一种基于分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)的多物理场耦合数值模型。该模型在颗粒能量平衡框架下,引入接触导热、气膜导热、对流与辐射多种传热机制,并与质量转化过程和活化能分布特征相耦合,建立了用于描述生物质快速热解过程的常微分方程模型。基于热重分析试验数据,对高斯、洛伦兹及逻辑斯谛3种活化能分布函数进行了参数反演与对比分析。结果表明,洛伦兹分布能够更准确地再现试验热重曲线,其平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.0116和0.0138。数值模拟结果显示,生物质颗粒在初始阶段经历了极高的升温速率(峰值达到2.14×10^(3)℃/s),但热解反应相对于温度演化存在明显的动力学滞后特征。传热机制分析表明,对流与导热在整个热解过程中占主导地位,而在高温阶段辐射传热的贡献不可忽略。参数敏感性分析进一步揭示,陶瓷球温度和生物质颗粒粒径对热解效率具有显著影响,反应焓和颗粒碰撞概率次之,而辐射视角因子的影响相对有限。研究结果表明,在传热条件充分的快速热解工况下,过程控制机理由传热受限逐渐转变为化学反应动力学受限。研究为深入理解下降管反应器内多物理场耦合热解行为特征及反应器结构与工艺参数优化提供了理论依据和数据支持。
