本文關(guān)鍵詞：立式燃氣鍋爐強化傳熱技術(shù)研究

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【摘要】：本課題來自于鄭州市產(chǎn)學(xué)研合作項目。結(jié)合立式燃氣鍋爐在實際運行中存在的煙氣流程短、煙管內(nèi)外側(cè)對流換熱系數(shù)小、鍋爐排煙溫度高、熱效率偏低等問題,采用數(shù)值模擬和理論分析的方法開展了一系列研究工作,得出結(jié)論如下:(1)燃氣鍋爐新型強化煙管的開發(fā)為增加煙氣流程,提高煙管內(nèi)外側(cè)的對流傳熱系數(shù),增大鍋爐換熱面積,開發(fā)了一種立式燃氣鍋爐新型強化煙管,該煙管管外添加縱向翅片,管內(nèi)設(shè)置纏繞螺旋片的盲管。(2)煙管內(nèi)的數(shù)值模擬研究和場協(xié)同理論分析對內(nèi)置外繞螺旋片盲管的煙管進行數(shù)值模擬和場協(xié)同理論分析研究,結(jié)果表明:煙管內(nèi)部加入螺旋片,能改變煙氣流動方向,增加煙氣有效流程,減小煙氣速度矢量與溫度梯度之間的夾角,提高場協(xié)同程度,提高煙氣在管內(nèi)的對流換熱系數(shù),從而降低鍋爐排煙溫度;且當螺旋片節(jié)距t為126mm時煙管的PEC值最大可達1.46;煙管內(nèi)部插入盲管,盲管占據(jù)煙管中心的流通面積,迫使煙氣靠近管壁流動,在相同流量下提高煙氣流速,在等泵功條件下,新型強化煙管管內(nèi)Nu數(shù)是光管的1.86~2.33倍,PEC值是光管的1.27~1.46倍,且當盲管外徑為12mm時,強化煙管PEC值達到最大;對管內(nèi)結(jié)構(gòu)進行場協(xié)同理論分析得出,光管管內(nèi)的平均協(xié)同角為89.9°,強化煙管管內(nèi)的協(xié)同角在84.2~87.3°范圍內(nèi)變動,且協(xié)同角的大小主要受螺旋片節(jié)距的影響。(3)煙管外的數(shù)值模擬研究和強化傳熱理論分析對煙管外縱向翅片的角度、高度、間距以及翅片的型式進行模擬研究,結(jié)果表明,當管外縱向翅片的傾斜角度為0°,高度為9mm,間距為7.44mm時,翅片管的傳熱效果最佳,且當翅片高度達到36mm時,翅片管總換熱量隨翅片高度的增加而基本保持不變;通過對比普通平直縱向翅片與波紋狀縱向翅片的傳熱性能發(fā)現(xiàn),當兩種類型翅片的換熱面積相同時,普通縱向翅片管的總換熱量為波紋狀翅片管的2.02~2.09倍;當兩種類型翅片占據(jù)相同換熱管表面積時,波紋狀縱向翅片管的換熱面積為普通縱向翅片管的2倍,但其總換熱量僅為為波紋狀縱向翅片管的0.75~0.78。(4)鍋爐整體結(jié)構(gòu)型式研究將所開發(fā)的強化煙管應(yīng)用于立式燃氣鍋爐中,通過理論計算得出,在0.7MW立式燃氣鍋爐中,煙管的使用數(shù)量為原來的2/5,水的流速為原來的2.3倍,水的換熱方式由原來的自然對流換熱變?yōu)樽匀粚α髋c強制對流的疊加混合換熱,對流傳熱系數(shù)提高為原來的2.15倍;在盲管和螺旋片的共同作用下,煙氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)提高為原來的2.42倍,煙氣的流程增加到原來的1.26倍;速度增加到原來的1.86倍,速度增加的幅度大于煙氣流程增加的幅度,且考慮到煙氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)遠小于管外水側(cè),所以在傳統(tǒng)立式燃氣鍋爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開發(fā)出一種雙回程立式燃氣鍋爐,計算表明,雙回程燃氣鍋爐煙氣的流程為原來的2.68倍,對鍋爐內(nèi)介質(zhì)的對流換熱和輻射換熱具有強化作用。上述研究成果對提高立式燃氣鍋爐效率,降低鍋爐排煙溫度具有顯著效果,同時也為今后的工程實際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK229.8

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本文編號：1227758