本文關鍵詞：高溫物料換熱器換熱過程研究

  更多相關文章： 煅后焦 高溫煅后焦換熱器 平均換熱系數 熱回收效率 傳熱特性

【摘要】：煅后焦是石油焦經高溫煅燒后的產物,是鋁電解陽極、煉鋼用石墨電極和增碳劑的重要基礎材料。當煅后焦從罐式煅燒爐進入換熱器時,溫度在1273K以上,攜帶大量的熱量。因此實現煅后焦余熱的高效回收利用對節(jié)能減排、提高煅后焦的品質都有重要意義。目前在工業(yè)生產中,高溫煅后焦是通過高溫煅后焦換熱器來實現余熱回收利用。高溫煅后焦換熱器由內、外換熱器兩部分組成。外換熱器采用換熱管加膜式壁結構,內換熱器由換熱管組成,并在換熱管上沿軸向布置翅片。本文建立了無翅片換熱器的數學模型和矩形、梯形、三角形翅片管換熱器的數學模型,采用數值模擬與實驗研究的方法研究煅后焦的空隙率、導熱系數、比熱容等物性參數變化以及翅片結構參數變化對換熱器傳熱特性的影響。比較了無翅片換熱器與矩形翅片管換熱器的計算結果,以及三種形狀翅片管換熱器的換熱面積相同時的計算結果。得到以下結論:(1)煅后焦空隙率從0.581增大到0.794時,換熱器出口處煅后焦的平均溫度從541K降低到489K,熱回收效率從72.7%增加到77.9%;當量導熱系數從0.9增大到1.1時,煅后焦的平均溫度從537K降低到502K,熱回收效率從72.6%增加到76.9%;當量比熱容從0.9增大到1.1時,煅后焦的平均溫度從501K升高到535K,熱回收效率從77%減小到73%。(2)翅片高度變化對換熱器傳熱特性影響比較明顯。矩形翅片高度從34mm增加到46mm時,換熱器出口處煅后焦的平均溫度從415K降低到377K,熱回收效率從87%增加到91%;梯形翅片高度從34mm增加到46mm時,換熱器出口處煅后焦的平均溫度從415K降低到377K,熱回收效率從87.2%增加到91.5%。三角形翅片高度從34mm增加到46mm時,換熱器出口處煅后焦的平均溫度從334K降低到315K,熱回收效率從92.5%增加到94.4%。(3)翅片形狀不同,換熱器計算模型的換熱面積相等且都為0.53m2時,計算結果表明,三角形翅片管換熱器出口處煅后焦的平均溫度為323K,比矩形和梯形翅片管換熱器分別低70K和67K;熱回收效率為93.8%,比矩形和梯形翅片管換熱器分別高4.1%和3.7%。因此在本文研究參數范圍內,換熱面積相同時,三角形翅片管換熱器的綜合換熱性能最好。
【關鍵詞】：煅后焦 高溫煅后焦換熱器 平均換熱系數 熱回收效率 傳熱特性
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-15
• 1.2.1 鋼渣余熱利用及傳熱研究11-12
• 1.2.2 流化床內部傳熱研究12-13
• 1.2.3 燒結礦冷卻過程傳熱研究13-14
• 1.2.4 顆粒尺度的傳熱研究14-15
• 1.3 本文研究的主要內容15-16
• 第二章 模型的建立與驗證16-29
• 2.1 模型的簡化16-19
• 2.1.1 高溫煅后焦換熱器介紹16-18
• 2.1.2 計算模型的簡化18-19
• 2.2 數學描述19-21
• 2.3 網格劃分及邊界條件21-23
• 2.3.1 網格劃分21
• 2.3.2 邊界類型與初始條件21-22
• 2.3.3 網格獨立性驗證22-23
• 2.4 模型驗證與物料性質23-27
• 2.4.1 實驗系統(tǒng)簡介23-24
• 2.4.2 實驗測點分布24-25
• 2.4.3 計算結果與實驗結果對比25
• 2.4.4 主要研究參數25-27
• 2.5 評價指標27-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第三章 煅后焦物性參數變化對換熱器傳熱特性的影響29-39
• 3.1 煅后焦內部溫度分布結果分析29-32
• 3.1.1 煅后焦內部溫度沿不同方向的分布30-31
• 3.1.2 外換熱器膜式壁內側的溫度分布31-32
• 3.1.3 內、外換熱器換熱管外側的溫度分布32
• 3.2 煅后焦物性參數變化對換熱器傳熱特性的影響32-37
• 3.2.1 空隙率對傳熱特性的影響33-34
• 3.2.2 當量導熱系數對傳熱特性的影響34-36
• 3.2.3 當量比熱容對傳熱特性的影響36-37
• 3.3 本章小結37-39
• 第四章 矩形翅片管換熱器傳熱特性研究39-53
• 4.1 矩形翅片管換熱器內部煅后焦溫度分布結果分析39-42
• 4.1.1 煅后焦內部溫度沿不同方向的分布40-42
• 4.1.2 矩形翅片管換熱器膜式壁內側及換熱管外側的溫度分布42
• 4.2 矩形翅片內部溫度分布與熱流密度變化42-46
• 4.2.1 矩形翅片溫度沿著翅片高度方向分布與熱流密度變化43-45
• 4.2.2 矩形翅片溫度沿著換熱器高度的分布45-46
• 4.3 矩形翅片結構參數對換熱器傳熱性能的影響46-49
• 4.3.1 矩形翅片高度對傳熱特性的影響46-48
• 4.3.2 矩形翅片厚度對換熱器傳熱特性的影響48-49
• 4.4 矩形翅片換熱器與無翅片換熱器計算結果對比分析49-51
• 4.4.1 煅后焦內部溫度對比分析49-50
• 4.4.2 膜式壁內側溫度對比分析50-51
• 4.4.3 換熱管外側溫度對比分析51
• 4.5 本章小結51-53
• 第五章 異形翅片管換熱器傳熱特性研究53-76
• 5.1 梯形翅片管換熱器計算結果分析53-62
• 5.1.1 梯形翅片管換熱器內部煅后焦溫度分布結果分析53-56
• 5.1.1.1 煅后焦內部溫度沿不同方向的分布53-55
• 5.1.1.2 梯形翅片管換熱器膜式壁內側與換熱管外側溫度分布55-56
• 5.1.2 梯形翅片內部溫度分布與熱流密度變化56-59
• 5.1.2.1 梯形翅片溫度沿著翅片高度方向分布與熱流密度變化56-58
• 5.1.2.2 梯形翅片內沿換熱器高度方向溫度分布58-59
• 5.1.3 梯形翅片結構參數對換熱器傳熱性能的影響59-62
• 5.1.3.1 梯形翅片高度對傳熱特性的影響59-61
• 5.1.3.2 梯形翅片頂部厚度對換熱器傳熱特性的影響61-62
• 5.2 三角形翅片管換熱器計算結果分析62-72
• 5.2.1 三角形翅片管換熱器內部煅后焦溫度分布結果分析62-65
• 5.2.1.1 煅后焦內部溫度沿不同方向的分布62-64
• 5.2.1.2 三角形翅片管換熱器膜式壁內側與換熱管外側溫度分布64-65
• 5.2.2 三角形翅片內部溫度分布與熱流密度變化65-68
• 5.2.2.1 三角形翅片沿著翅片高度方向溫度分布與熱流密度變化65-67
• 5.2.2.2 三角形翅片內部沿換熱器高度方向溫度分布67-68
• 5.2.3 三角形翅片結構參數對換熱器傳熱性能的影響68-72
• 5.2.3.1 三角形翅片高度對傳熱特性的影響68-70
• 5.2.3.2 三角形翅片根部厚度對換熱器傳熱特性的影響70-72
• 5.3 不同形狀翅片換熱器計算結果對比分析72-74
• 5.3.1 不同形狀的翅片對換熱器出.處煅后焦溫度的影響72-73
• 5.3.2 不同形狀的翅片對換熱器平均換熱系數產生的影響73
• 5.3.3 不同形狀的翅片對換熱器熱回收效率的影響73-74
• 5.4 本章小結74-76
• 第六章 結論與展望76-79
• 6.1 全文總結76-77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-83
• 在讀期間公開發(fā)表的論文83-84
• 致謝84

【參考文獻】

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本文編號：873066