【摘要】：煤炭是我國(guó)主要化石的能源。煤炭燃燒產(chǎn)生的含灰煙氣會(huì)對(duì)以燃煤為主的電站鍋爐和工業(yè)余熱鍋爐受熱面產(chǎn)生磨損和積灰等現(xiàn)象。換熱管束的磨損會(huì)造成爆管和機(jī)組停運(yùn)等事故,飛灰沉積會(huì)造成受熱面?zhèn)鳠釔夯?不利于設(shè)備安全、高效和穩(wěn)定運(yùn)行。本文基于相關(guān)學(xué)者提出的磨損與沉積模型,對(duì)含灰煙氣外掠對(duì)流受熱面的磨損與沉積特性進(jìn)行了數(shù)值研究,旨在為鍋爐受熱面設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考。主要工作如下:1.采用基于歐拉-拉格朗日法的離散相模型,建立了含灰煙氣外掠對(duì)流受熱面的數(shù)值模型,包括單管、順排管束和順排錯(cuò)流受熱面等�？偨Y(jié)各學(xué)者建立的磨損、沉積模型,選擇適用于對(duì)流受熱面的相應(yīng)模型,編寫(xiě)了相應(yīng)的用戶(hù)自定義函數(shù)(UDF),并驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。2.采用Tabakoff磨損模型,對(duì)含灰煙氣外掠單根圓管和橢圓管的磨損特性進(jìn)行數(shù)值模擬,同部分學(xué)者的實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模擬準(zhǔn)確性。比較了不同煙氣流速、顆粒粒徑下,兩種換熱管磨損特性的差異,得到了沿?fù)Q熱管圓周方向上的顆粒碰撞和磨損規(guī)律。3.基于Tabakoff磨損模型,對(duì)課題組提出的一種新型順排錯(cuò)流受熱面的磨損特性進(jìn)行分析。將數(shù)值模擬得到的該受熱面的流動(dòng)、傳熱特性與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,在流動(dòng)傳熱預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的前提下,采用該種受熱面運(yùn)行工況下的最大煙氣流速和平均飛灰粒徑探究了其磨損情況,并提出了相應(yīng)的防磨建議。4.對(duì)含灰煙氣外掠單根圓管和順排管束沉積特性進(jìn)行數(shù)值模擬。采用經(jīng)驗(yàn)方程驗(yàn)證傳熱與流動(dòng)模型的準(zhǔn)確性,在此基礎(chǔ)上探究不同煙氣流速和顆粒粒徑下的順排管束沉積特性,并采用動(dòng)網(wǎng)格方法對(duì)早期沉積層的堆積形貌進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK172
【圖文】：

第１章緒論逡逑景與意義逡逑的能源消費(fèi)以煤炭為主，自１９７８年至今，我國(guó)能源消產(chǎn)和消費(fèi)的比重均占總能源生產(chǎn)和消費(fèi)的６０％以上［１］消費(fèi)大戶(hù)：據(jù)全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)快報(bào)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，２０１７７７０３萬(wàn)ｋＷ，發(fā)電總量為６４１７９億度，火電的裝機(jī)容量０％和７０％，煤電裝機(jī)容量和發(fā)電量分別占火電的近９０煉、化工和水泥等行業(yè)，鍋爐和爐窯的工業(yè)能耗占導(dǎo)清潔一次能源的現(xiàn)階段，煤炭在工業(yè)和發(fā)電行業(yè)仍被其他能源替代。逡逑５０００００邋［ ｜邐＇邐１邐＞邐１邐？邐１邐邐邐１邐？邐１邋逡逑ＩＩ丨丨丨１逡逑

邐２０１５逡逑時(shí)間／年份逡逑圖１－１邋１９９０年以來(lái)我國(guó)能源消費(fèi)情況逡逑受我國(guó)能源政策影響，電力行業(yè)和工業(yè)用動(dòng)力煤品質(zhì)較差，部分工業(yè)給配煤逡逑系統(tǒng)不完善導(dǎo)致煤的品質(zhì)降低，使得煤中灰分含量較高，燃燒產(chǎn)物中存在大量飛逡逑灰［４，５］。飛灰的存在對(duì)以燃煤為主的電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和爐窯的余熱鍋爐等存逡逑在著不利影響：高速的含灰煙氣會(huì)對(duì)受熱面產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致受熱面管壁變薄，機(jī)逡逑械性能變差，易發(fā)生爆管等事故，經(jīng)統(tǒng)計(jì)由飛灰磨損造成的爆管事故占鍋爐四管逡逑總爆管事故的９％ｆ６４；低速的含灰煙氣則極易在受熱表面形成積灰，積灰層的熱逡逑阻較高，使得鍋爐出力降低，不僅降低了生產(chǎn)效率，還造成了極大的能源浪費(fèi)，逡逑１逡逑

隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展、模型精度的提高和多種商用數(shù)值模擬軟件的崛起，計(jì)算逡逑流體力學(xué)在工程應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。逡逑數(shù)值模擬的求解過(guò)程如圖２－１所示：逡逑｜￣＾立控《方程逡逑確定初始和邊羿條件逡逑戈■！分Ｍ格并生成ｉｆｇ節(jié)點(diǎn)逡逑邐逡逑逑立＾散方程Ｉ逡逑離散初始和邊界篆件逡逑邐ｊ邐邋ｆ？逡逑}f定艱解ｋ制參數(shù)｜邋Ｉ逡逑求解＾散方ｉ￣１逡逑梁邋１逡逑圖２－１數(shù)值模擬求解過(guò)程逡逑控制方程和邊界條件提供了待模擬問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)描述，方程和邊界條件逡逑的離散為數(shù)值求解做準(zhǔn)備，結(jié)果的收斂與否影響數(shù)值模擬結(jié)果的有效和準(zhǔn)確。逡逑為保證模擬的準(zhǔn)確性，一個(gè)完整的數(shù)值模擬還應(yīng)該包括網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)逡逑９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 唐嬋;張靖周;;含微小顆粒氣流橫掠圓管束表面的沉積特性[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年12期

2 唐嬋;張靖周;;微小顆粒橫掠圓管的數(shù)值分析[J];熱科學(xué)與技術(shù);2015年06期

3 趙虹;周靄琳;施浩勛;陳理帥;鄧芙蓉;楊建國(guó);胡勁逸;;不同擴(kuò)展換熱面?zhèn)鳠�、積灰、磨損特性對(duì)比[J];熱力發(fā)電;2015年04期

4 杜文靜;王沛麗;程林;;一種新型受熱面?zhèn)鳠岷土鲃?dòng)特性的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[J];化工學(xué)報(bào);2015年06期

5 王迎慧;孫寧;歸柯庭;;煙氣橫掠螺旋槽管束磨損特性的數(shù)值模擬[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

6 胡晶晶;韋安陽(yáng);羅坤;樊建人;;煤灰對(duì)圓管磨損及傳熱耦合的直接數(shù)值模擬[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年04期

7 閻維平;馬凱;高正陽(yáng);董靜蘭;;增壓富氧燃煤鍋爐省煤器管束磨損研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

8 楊建勝;羅坤;王則力;;煤粉顆粒對(duì)管道壁面磨損的數(shù)值模擬研究[J];能源工程;2010年04期

9 潘亞娣;司風(fēng)琪;徐治皋;;電站鍋爐受熱面灰污剝離模型[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年11期

10 潘亞娣;司風(fēng)琪;徐治皋;;電站鍋爐受熱面灰污沉積模型[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄭志敏;CFB富氧燃燒下飛灰沉積的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王沛麗;余熱鍋爐受熱面的傳熱和積灰特性研究[D];山東大學(xué);2017年

2 楊琦;基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)及浸潤(rùn)邊界法的飛灰沉積數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 郭檻菲;格子Boltzmann方法在氣固兩相流中的應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2015年

4 蔡永鐵;CFB富氧燃燒氣氛下飛灰的沉積試驗(yàn)及沉積過(guò)程模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2761607