惰性氣體發(fā)生器是利用燃油燃燒,產(chǎn)生氧含量低于5%的惰性煙氣,將其注入裝有危險性貨品的貨艙或圍護內(nèi),確保船舶與海工裝備安全的重要設(shè)備。目前國內(nèi)外對惰性氣體發(fā)生器的研究甚少,該裝置與傳統(tǒng)的燃油鍋爐不同,主要關(guān)注的是出口煙氣的含氧量和長期運行的經(jīng)濟性。采用數(shù)值模擬的方法對惰氣發(fā)生器燃燒單元內(nèi)部燃燒、流動等過程的研究,可以為發(fā)生器結(jié)構(gòu)的設(shè)計、優(yōu)化及運行提供指導意見。本文以2500m³/h直燃式惰性氣體發(fā)生器為研究對象,前期通過臺架試驗,測得八組不同燃燒負荷下的試驗數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)的整理分析發(fā)現(xiàn)隨著燃燒負荷的增加,爐膛內(nèi)溫度水平有較小的提升。之后利用Fluent軟件對爐膛內(nèi)部冷態(tài)和熱態(tài)流場進行數(shù)值模擬研究,采用Realizable k-ε模型模擬湍流流動,選取離散相模型模擬燃油霧化過程,選用非預混燃燒模型模擬燃燒,采用DO輻射模型模擬傳熱過程。額定工況下模擬發(fā)現(xiàn),冷態(tài)空氣經(jīng)過調(diào)風器后湍流強度大大增加,在爐膛前段壁面區(qū)域形成回流區(qū),受垂直進氣結(jié)構(gòu)的影響,空氣流入爐膛后有向Y軸正方向運動的速度分量。熱態(tài)流場顯示,燃燒加快了煙氣的流速,爐膛出口處煙氣流速是冷態(tài)場的6倍。爐膛前半段溫度...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景與意義
    1.2 膛內(nèi)燃燒數(shù)值模擬國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 燃燒模型的發(fā)展
        1.2.2 鍋爐燃燒數(shù)值模擬綜述
    1.3 惰性氣體發(fā)生器簡介
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗測試
    2.1 測試系統(tǒng)
    2.2 試驗臺架
    2.3 燃料參數(shù)
    2.4 溫度測點布置
    2.5 試驗工況及步驟
    2.6 試驗數(shù)據(jù)與分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 惰氣發(fā)生器膛內(nèi)燃燒的數(shù)值計算模型
    3.1 物理模型及簡化
        3.1.1 物理模型
        3.1.2 模型簡化
        3.1.3 假設(shè)條件
    3.2 數(shù)學模型
    3.3 網(wǎng)格劃分
        3.3.1 燃燒器網(wǎng)格
        3.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    3.4 邊界條件、噴嘴及燃料的設(shè)定
        3.4.1 邊界條件
        3.4.2 噴嘴的設(shè)定
        3.4.3 燃料的處理
    3.5 求解參數(shù)的設(shè)置
        3.5.1 離散格式
        3.5.2 算法
        3.5.3 松弛因子和點火源
    3.6 本章小結(jié)
第4章 惰氣發(fā)生器膛內(nèi)燃燒數(shù)值模擬
    4.1 模型驗證
    4.2 冷態(tài)流場模擬結(jié)果分析
    4.3 熱態(tài)流場模擬結(jié)果分析
        4.3.1 燃料噴射軌跡
        4.3.2 溫度分布
        4.3.3 速度分布
        4.3.4 氧氣濃度分布
        4.3.5 組分分布
    4.4 本章小結(jié)
第5章 負荷變化對惰氣發(fā)生器燃燒性能的影響
    5.1 過量空氣系數(shù)對膛內(nèi)燃燒的影響
        5.1.1 爐膛溫度場分析
        5.1.2 爐膛氧氣濃度分析
        5.1.3 爐膛出口參數(shù)分析
    5.2 不同燃燒負荷對膛內(nèi)燃燒的影響
        5.2.1 爐膛溫度場分析
        5.2.2 爐膛速度場分析
        5.2.3 爐膛出口參數(shù)分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對惰氣發(fā)生器燃燒性能的影響
    6.1 進氣口位置對膛內(nèi)燃燒的影響
        6.1.1 速度分布
        6.1.2 溫度場變化
        6.1.3 氧氣濃度變化
    6.2 調(diào)風器葉片參數(shù)對膛內(nèi)冷態(tài)場的影響
        6.2.1 旋流葉片形式對進氣的影響
        6.2.2 旋流葉片角度對進氣的影響
        6.2.3 旋流葉片數(shù)目對進氣的影響
    6.3 噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對膛內(nèi)燃燒的影響
        6.3.1 噴射傾角對燃燒性能的影響
        6.3.2 霧化直徑對燃燒性能的影響
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間的科研成果
致謝



本文編號：3902382