Análisis de Parámetros Asistido por Surrogados Eficiente para Reactor de Lecho Fluidizado de Carbón-Agua Supercrítica con Muestreo Adaptativo
Autores: Zhao, Pu; Liu, Haitao; Xie, Xinyu; Wang, Shiqi; Liu, Jiali; Wang, Xiaofang; Xie, Rong; Zuo, Siyuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Lechos fluidizados de agua supercrítica
Gasificación
Simulaciones numéricas
Modelado sustituto
Eficiencia de conversión de carbono
Análisis de sensibilidad global
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los lechos fluidizados de agua supercrítica (SCWFB) son reactores prometedores y eficientes para la gasificación del carbón en agua supercrítica. La comprensión e investigación de flujos multifásicos, así como del proceso de gasificación, suelen depender de experimentos que consumen mucho tiempo o simulaciones numéricas, lo que impide una exploración rápida y completa de los efectos individuales y acoplados de los parámetros operativos y geométricos. Con este fin, este artículo construye un marco de análisis de parámetros asistido por surrogados eficiente para el reactor SCWFB. En particular, (1) establece un modelo de simulación numérica estable del reactor SCWFB para el análisis posterior; y (2) emplea un modelado de proceso gaussiano a través de muestreo adaptativo eficiente para servir como una aproximación para predecir la eficiencia de conversión de carbono (CE) del reactor. Basado en este marco de análisis de parámetros, este artículo investiga los efectos de cinco parámetros independientes (la tasa de flujo másico de agua supercrítica, la tasa de flujo másico de la suspensión de carbón, la temperatura del agua supercrítica, la temperatura de la pared exterior y la longitud del reactor) y sus interacciones sobre el rendimiento de la reacción en términos de la eficiencia de conversión de carbono (CE). Encontramos que la CE aumenta en función de la temperatura del agua supercrítica, la temperatura de la pared exterior y la longitud del reactor; mientras que disminuye en función de la tasa de flujo másico de agua supercrítica y la tasa de flujo másico de la suspensión de carbón. Además, el análisis de sensibilidad global demuestra que la influencia de la temperatura de la pared exterior ejerce un efecto más fuerte que todos los otros factores sobre la CE, y la interacción acoplada entre parámetros tiene un efecto leve sobre la CE. Esta investigación proporciona una guía útil para el diseño a escala y la optimización del reactor SCWFB.
Descripción
Los lechos fluidizados de agua supercrítica (SCWFB) son reactores prometedores y eficientes para la gasificación del carbón en agua supercrítica. La comprensión e investigación de flujos multifásicos, así como del proceso de gasificación, suelen depender de experimentos que consumen mucho tiempo o simulaciones numéricas, lo que impide una exploración rápida y completa de los efectos individuales y acoplados de los parámetros operativos y geométricos. Con este fin, este artículo construye un marco de análisis de parámetros asistido por surrogados eficiente para el reactor SCWFB. En particular, (1) establece un modelo de simulación numérica estable del reactor SCWFB para el análisis posterior; y (2) emplea un modelado de proceso gaussiano a través de muestreo adaptativo eficiente para servir como una aproximación para predecir la eficiencia de conversión de carbono (CE) del reactor. Basado en este marco de análisis de parámetros, este artículo investiga los efectos de cinco parámetros independientes (la tasa de flujo másico de agua supercrítica, la tasa de flujo másico de la suspensión de carbón, la temperatura del agua supercrítica, la temperatura de la pared exterior y la longitud del reactor) y sus interacciones sobre el rendimiento de la reacción en términos de la eficiencia de conversión de carbono (CE). Encontramos que la CE aumenta en función de la temperatura del agua supercrítica, la temperatura de la pared exterior y la longitud del reactor; mientras que disminuye en función de la tasa de flujo másico de agua supercrítica y la tasa de flujo másico de la suspensión de carbón. Además, el análisis de sensibilidad global demuestra que la influencia de la temperatura de la pared exterior ejerce un efecto más fuerte que todos los otros factores sobre la CE, y la interacción acoplada entre parámetros tiene un efecto leve sobre la CE. Esta investigación proporciona una guía útil para el diseño a escala y la optimización del reactor SCWFB.