本文關鍵詞：蓄熱室熱工特性及優(yōu)化設計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北大學》 2012年

填充球蓄熱室熱工特性分析及優(yōu)化設計

竇偉  

【摘要】：高溫空氣燃燒技術(High Temperature Air Combustion,簡稱HTAC)是上世紀90年代興起的一種新型燃燒技術,它將煙氣余熱的極限回收、燃料的高效燃燒和NOx的低排放有機地結(jié)合起來,集節(jié)能、高效、環(huán)保與設備尺寸小等優(yōu)勢于一身,在近些年來迅速發(fā)展。蓄熱室是高溫空氣燃燒技術的核心部分,本文主要針對填充球蓄熱室的熱工特性及優(yōu)化設計做了專項研究。 在查閱了國內(nèi)外大量相關文獻的基礎上,通過對填充球蓄熱室傳熱過程的分析,建立了填充球傳熱過程數(shù)學模型,同時應用Visual Basic計算機語言開發(fā)了一套可人工操作的數(shù)值計算軟件,針對不同的設計參數(shù),對所建模型進行數(shù)值求解,得出蓄熱體材質(zhì)、燃氣種類、蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)是影響蓄熱室熱工特性的主要因素,主要結(jié)論如下： (1)在相同情況下,蓄熱體所選材質(zhì)的蓄熱能力越大,煙氣出口溫度越低,空氣出口溫度越高,換熱效率越高,且蓄熱能力越大,蓄熱室的換熱效率及氣體出口溫度隨工況變化的波動幅度越較為平穩(wěn)； (2)當燃用高熱值的燃氣(如天然氣)時,在單預熱的情況下,可以將煙氣出口溫度降低到200℃C以下,而當燃用低熱值燃氣(如高爐煤氣)時,無論怎樣增加蓄熱室高度,縮短換向時間,都不可能將排煙溫度降低到200℃以下,應當采用雙預熱方式,主要決定因素為氣體的水當量比； (3)隨著填充球直徑的增大,煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度降低,蓄熱室的換熱效率降低；隨著蓄熱室高度的增加,煙氣出口溫度降低,空氣出口溫度升高,蓄熱室的換熱效率升高；隨著氣體流速的增大,煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度降低,蓄熱室的換熱效率降低；隨著換向時間的延長,煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度和蓄熱室的換熱效率都是先升高后降低,即對于一個結(jié)構(gòu)和流量已經(jīng)確定的蓄熱室,存在一個最佳換向時間； (4)填充球直徑的減小、蓄熱室高度的增加和氣體流速的增大都會導致球床阻力損失增大,風機等動力設備的能耗增大,所以在進行蓄熱室設計時應該綜合考慮各種因素的影響。 最后,采用約束設計法,在給定蓄熱室允許阻力壓降的條件下,以獲得最佳換熱效果為目標,對填充球蓄熱室的優(yōu)化設計進行了初步研究,開發(fā)了一套填充球蓄熱室優(yōu)化設計軟件,以求得最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)。經(jīng)過工程實例的驗證,使用該軟件所設計的填充球蓄熱室,在滿足工程技術指標的要求下,具有更高的換熱效率,為設計人員提供合理的結(jié)構(gòu)設計依據(jù),減少不必要的人為誤差,節(jié)省大量的計算時間。 本文所做的工作可以對填充球蓄熱室的實際應用提供理論指導,研究成果可作為工程設計的依據(jù)。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK124
【目錄】：

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