本文關(guān)鍵詞：管式加熱爐內(nèi)燃燒與傳熱的數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 圓筒型管式加熱爐 節(jié)能 燃燒模型 輻射模型 污染物排放

【摘要】：隨著節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的呼聲越來(lái)越高,節(jié)能減排已經(jīng)成為各行各業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。管式加熱爐作為一種高能耗設(shè)備。為了提高能源利用率并減少污染物的排放,有必要研究爐膛內(nèi)的流動(dòng)過程、傳熱過程以及污染物排放量。本課題以圓筒型管式加熱爐為研究對(duì)象,運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)等的基本原理,建立管式加熱爐爐膛內(nèi)流動(dòng)與傳熱計(jì)算的數(shù)值模型,對(duì)管式加熱爐內(nèi)的穩(wěn)態(tài)傳熱過程以及煙氣流動(dòng)過程進(jìn)行模擬,通過與實(shí)際標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析,最終得到適用于本課題研究對(duì)象的最優(yōu)模型和參數(shù)。本文通過CFD商業(yè)軟件FLUENT對(duì)爐膛內(nèi)部的燃燒過程以及穩(wěn)態(tài)傳熱過程進(jìn)行模擬。采用最常用的套筒式燃燒器,根據(jù)管式加熱爐的設(shè)計(jì)尺寸建立管式加熱爐的幾何模型。采用分塊劃分進(jìn)行網(wǎng)格劃分,對(duì)相對(duì)于爐膛尺寸比較小的燃燒器和爐管進(jìn)行局部加密,最后再對(duì)爐膛進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并使用size function連接爐管、燃燒器和爐膛之間的網(wǎng)格。通過選擇不同的燃燒模型和輻射模型,研究其對(duì)爐膛內(nèi)濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及污染物排放的影響,獲得爐膛內(nèi)的流場(chǎng)規(guī)律,最后通過采用化工軟件FRNC得到的數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行考察。研究發(fā)現(xiàn),采用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,組分輸運(yùn)燃燒模型和P-1輻射模型模擬所得到的爐膛內(nèi)的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)分布,爐管表面溫度和熱流分布以及污染物NOx排放量與實(shí)際數(shù)據(jù)非常吻合。結(jié)果表明,燃燒過程中爐膛底部會(huì)形成一個(gè)局部回流,爐膛中部由于空氣上升氣流的作用也會(huì)形成一個(gè)回流,回流對(duì)爐膛內(nèi)溫度分布有重要的影響。另外,在燃燒產(chǎn)生的污染物NOx中,熱力型占有很大的成分比重,NOx的生成區(qū)域大部分在高溫火焰面的后側(cè)。最后,本文還采用在爐管單側(cè)加翅片的強(qiáng)化換熱技術(shù),使得爐管表面的熱流大幅提高。
【關(guān)鍵詞】：圓筒型管式加熱爐 節(jié)能 燃燒模型 輻射模型 污染物排放
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK175;TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究課題背景10
• 1.2 加熱爐研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 加熱爐數(shù)值模擬11-14
• 1.3.1 加熱爐數(shù)值模擬的意義11
• 1.3.2 加熱爐數(shù)值模擬的發(fā)展11-12
• 1.3.3 加熱爐數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.4 加熱爐模擬計(jì)算軟件14
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.4.1 課題的提出14-15
• 1.4.2 本課題研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 管式加熱爐數(shù)學(xué)和物理模型的建立16-30
• 2.1 輻射室內(nèi)的基本方程16-17
• 2.2 湍流模型選擇17-19
• 2.2.1 湍流的數(shù)值模擬方法17-18
• 2.2.2 湍流模型18-19
• 2.3 燃燒模型選擇19-24
• 2.3.1 非預(yù)混燃燒模型19-23
• 2.3.2 組分輸運(yùn)和化學(xué)反應(yīng)模型23-24
• 2.4 輻射模型選擇24-27
• 2.4.1 P-1輻射模型25-26
• 2.4.2 D0輻射模型26
• 2.4.3 WSGGM模型26-27
• 2.5 NO_x的數(shù)學(xué)模型27-30
• 2.5.1 熱力型NO_x27-28
• 2.5.2 快速型NO_x28
• 2.5.3 燃料型NO_x28-30
• 3 管式加熱爐的數(shù)值模擬30-62
• 3.1 加熱爐的數(shù)學(xué)模型30-39
• 3.1.1 加熱爐的幾何模型30-32
• 3.1.2 加熱爐燃燒器的簡(jiǎn)化模型32-33
• 3.1.3 加熱爐爐膛與爐管之間傳熱33-34
• 3.1.4 加熱爐網(wǎng)格劃分34-36
• 3.1.5 基本假設(shè)條件36-37
• 3.1.6 輻射室內(nèi)的數(shù)學(xué)模型37
• 3.1.7 數(shù)值模擬的邊界條件37-39
• 3.2 對(duì)比分析不同的燃燒模型39-42
• 3.3 燃燒模型和輻射模型組合考察42-60
• 3.4 小結(jié)60-62
• 4 全爐四分之一的數(shù)值模擬62-67
• 4.1 全爐四分之一的幾何模型62
• 4.2 模擬的溫度與速度特性62-64
• 4.3 模擬結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比64-66
• 4.4 小結(jié)66-67
• 5 單根爐管光管和翅片管的模擬67-72
• 5.1 翅片管的幾何模型67-68
• 5.2 翅片管與光管模擬對(duì)比分析68-71
• 5.3 小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉發(fā)起,吳惠忠;高效空氣霧化油燃燒器的設(shè)計(jì)與在小型管式加熱爐中的應(yīng)用研究[J];鍋爐技術(shù);2005年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張朝環(huán);乙烯裂解爐內(nèi)燃燒與裂解反應(yīng)過程數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：526449