低负荷下蓄热式加热炉燃烧策略数值模拟

针对低负荷下蓄热式加热炉燃烧性能下降的问题,以某钢厂蓄热式加热炉为研究对象,利用软件Fluent建立炉内气体流动、传热及燃烧过程数学模型。炉内气体的流动采用标准k-ε模型计算,燃烧过程的模拟采用混合分数/PDF模型,辐射换热采用DO模型计算。通过所建立的数学模型计算低负荷时,比例控制和脉冲控制2种情况下,炉内气体流动、气体体积分数及温度的分布。计算结果表明:在低负荷下,脉冲控制有利于加强煤气与空气的混合,提高煤气燃烧速率,防止O_2在钢坯表面的聚集,有利于减小钢坯的氧化烧损,提高钢坯表面热流沿炉宽方向分布的均匀性。     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预...     

基于加热炉多场耦合传热的板坯加热均匀性

针对某钢厂步进式加热炉建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气和钢坯传热的全耦合三维模型,采用动网格方法模拟钢坯运动.重点分析了炉内烟气与钢坯耦合传热、钢坯温度均匀性及不同垫块结构(一字型垫块、千岛式垫块、错位梁)时钢坯温度的分布规律.研究结果表明:所提加热炉数学模型能够准确描述炉内燃烧、湍流和传热过程;垫块结构对钢坯温度分布具有决定性影响,千岛式垫块、错位梁分别能减少40%和50%的黑印温差.该数学模型解决了步进梁、钢坯、垫块和水管立柱等复杂结构的钢坯运动问题和加热炉与钢坯的共轭传热问题.     

加热卷烟制品传热与烟气流动过程数值模拟

以加热卷烟制品为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法研究加热卷烟制品烟丝在加热和抽吸模式下的烟气流动和传热过程,建立了加热卷烟制品内部烟丝加热和烟气流动的数学模型.结果表明:加热卷烟制品经加热器加热后,烟丝段温度升高至493.6 K,总传热系数为3.4 W/(m2·K);由于在抽吸模式下有烟气通过,烟丝段温度由39...     

步进式加热炉内流动与传热过程的数值模拟

建立了步进式加热炉内流动、燃烧和传热的数学模型.湍流模型采用κ-ε双方程模型,辐射换热计算采用六通量法,气相燃烧采用修正EBU模型,流场计算采用Simpler算法.采用上述模型与算法得到了炉内详细合理的温度、速度和浓度分布.     

带烟气循环的W型辐射管流动传热及NO_x排放特性

为解决W型辐射管温度均匀性差和NOx排放过高的问题,提出了一种新型带烟气循环的W型辐射管,建立了该辐射管的数学模型,并运用数值计算的方法进行了模拟研究.在验证模型可靠的基础上,对带烟气循环的W型辐射管和常规W型辐射管的流场、温度场和NOx排放进行了比较.结果表明:带烟气循环的W型辐射管气体平均流速是常规W型辐射管气体流速的3倍,有57.6%的烟气参与再循环;带烟气循环的W型辐射管中气体燃烧最高温度为2260 K,比W型辐射管低192K;带烟气循环的W型辐射管壁面温差为166 K,比常规W型辐射管的壁面温差小76 K;带烟气循环的W型辐射管的NOx排放量9.9×10-5,而W型辐射管的NOx排放达到7.98×10-4,高出将近7倍.     

钢坯热轧加热炉区生产调度模型与算法

钢坯热轧加热炉区生产调度属于组合优化中的NP-complete问题.本文根据加热炉区生产特点建立了分别以生产能耗最小化和加热质量最优化为主次目标的钢坯加热炉区调度数学模型,将其归结为布尔可满足性问题,构造了采用二进制编码方式的遗传禁忌搜索算法进行求解.基于实际生产数据的模拟优化结果表明,该模型和求解方法充分满足了现场加热炉区生产调度的需求,在满足生产工艺约束的前提下,缩短了生产时间,提高了钢坯入炉温度和加热质量,与传统人工调度方法的结果相比具有更好的节能、高产效果.     

步进式加热炉内钢坯加热过程的模拟研究

采用ABAQUS商业有限元软件对步进式加热炉内钢坯加热过程进行了分析计算,建立了加热炉内钢坯加热的热力耦合模型,计算了不同热送条件下,中心与表面的应力应变分布.结果表明:随着加热时间的延长及加热温度的提高,应力由铸坯表面向铸坯中心逐步增大;随着热送温度的升高,最大应变量逐步减少,应力存在一个拐点,且逐步出现双应力峰值.分析得出,在现有加热制度下,适合的热送温度在600℃左右.     

大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟

建立了大型光亮退火马弗炉加热段温度场的三维仿真模型.该模型考虑了马弗炉实际结构、带钢退火速度和升温曲线特点,采用等效热流密度表征马弗管内保护气体和带钢的换热;选择组分传输燃烧模型、离散坐标辐射模型和标准k-ε双方程湍流模型描述马弗炉内燃烧、换热和气体流动;应用SIMPLE计算方法进行求解.典型规格304不锈钢带光亮退火过程实测特征点温度值和模拟结果基本吻合.分析得到了马弗炉内温度场、流场和速度场分布规律.结果表明:马弗管温度比较均匀,喷嘴正对区域温度偏高;燃气气流沿马弗管壁螺旋流动实现均匀加热.喷吹量较小时,喷吹量(入口速度)越大,马弗炉内温度越高;喷吹量继续增大,马弗炉内温度反而开始降低.     

水中放电等离子体特性的理论研究

水中放电等离子体(PPDW)具有高压、高密度和低温、低电离度的特点,人们对其辐射是否具有黑体辐射的特点一直观点不一．本计算了当通道压力为10^6pa、10^8Pa、10^9Pa,温度从3000K到60000K时PPDW的弹性、非弹性碰撞特征时间及辐射平均自由程．计算结果表明,当通道压力为10^6Pa时,通道辐射在所计算的温度范围内不能看作黑体辐射．当通道压力为10^8Pa时,通道辐射在温度从16000K到35000K范围内可看作黑体辐射．通道压力达10^9pa时,通道辐射在12000K以上均可看作黑体辐射．中还对通道电导率与其自身磁场的关系作了数值分析,结果表明只有在很低的温度和通道压力情况下才必须考虑自身磁场的影响,通常可不考虑其影响．     

套筒对烧窑新型燃烧室内电石尾气的燃烧特性

通过建立流动、燃烧和辐射换热三维耦合数学模型，研究电石尾气在套筒对烧窑新型燃烧室内的燃烧特性，并考察过量空气系数对燃烧情况的影响.结果表明，电石尾气燃烧产生的烟气受到挡火墙的阻挡，形成强烈的漩涡，火焰高温区出现在挡火墙的内侧.随着过量空气系数的增加，燃料燃烧率逐渐变大，但即使过量空气系数增大至1.3，燃烧室出口仍有CO剩余，即少量燃料会随烟气流动到窑膛内燃尽.随着过量空气系数的增加，燃烧室出口平均温度先上升后下降.     

封闭漫射灰腔内辐射模型的应用

在满足计算精度的基础上,提出计算量相对较小的高温燃烧室辐射传热模型,可供工程实际应用．模型以高温传热中辐射占主导地位为前提,引入封闭漫射灰腔内辐射理论,将辐射换热空间离散成有限个独立封闭换热灰体腔,在灰体腔内部进行辐射计算,灰体腔之间的辐射换热通过假想面进行．辐射全交换面积仍然采用区域法的积分思想,但是只计算封闭灰腔内部各单元的交换面积及相邻区域对假想面的交换面积,因此计算量相对区域法小得多．模型采用能量平衡方法,直接建立热源、吸收性介质及吸热物质之间的函数关系．实例计算结果表明,该模型能真实反映加热炉燃烧室内的传热效果,计算机时少,并能预报燃耗及生产率变化对加热质量的影响     

总括热吸收率的补偿辨识

总括热吸收率(CF)是连续加热炉L2级控制系统的重要参数.它既受炉子结构参数的影响，也受操作参数的影响，研究其补偿辨识尤为重要.提出基于炉温的一段式三元模型.取三元模型的任意一个模型段，以炉温和钢坯表面温度为输入条件，建立热电偶模型，并耦合求解热电偶及炉墙能量平衡方程，最终得到钢坯表面热流，进而对CF进行反向分析.分别考察了温度、钢坯规格及钢坯表面温度变化对CF的影响.结果表明，当炉温恒定时，CF随钢温的升高而减小，当钢温接近炉温时，CF变化率的绝对值迅速增大;而当钢温恒定时，CF随炉温的升高而增大.另外，CF随钢坯长度和宽度的增加而增大，随钢坯表面黑度的增加而增加.     

四段燃油加热炉的传热数学模型及其优化

建立了四段燃油式连续加热炉的炉膛化热数学模型及其金属加热数学模型,计算出了炉气温度、炉墙温度、金属温度及金属表面热流密度随炉长的分布曲线。在数数模型基础上,利用启发式优化法和准数参数优化法计算了几种最佳参数,所得结论可行、适用。     

高温空气燃烧技术改造均热炉方案研究

系统研究了高温空气燃烧技术改造均热炉的各种方案 .提出这种新型燃烧技术必须充分考虑系统布置、炉膛结构、炉内烟气流动及传热过程、工件加热工艺过程等因素 .通过大量的数值模拟试验 ,发现在各种改造方案的入炉热量与原均热炉相等的情况下 ,当空气、燃气温度分别被预热到 12 73K和 10 73K时 ,炉内的最高温度相对较低 ,而炉内平均温度相对较高 ;温度分布不均匀系数Rtu从 33.18降到了 18.0 0左右 .在空气预热温度相同情况下 ,燃气预热温度越高 ,NOx 排放量越大 .最后 ,提出了均热炉燃烧系统的改造方案 ,并进行了非稳态燃烧过程数值模拟研究 .     

连铸方坯感应站热过程温度分布模拟

随着连铸技术应用的不断扩展，连铸坯感应补偿加偿技术的优越性已充分显示。结合感应加热理论与传热学理论，建立了连铸方坯感应补热过程中截面温度分布的预测模型。模型可再现连铸方坯截面温度及其分布在补热过程中的变化情况，揭示了感应补热装置的频率、功率、坯料 运行速度及其最终截面温度分布之间的关系，对感应补热装置的研制有重要意义。     

地板辐射采暖传热模型修正及散热因素分析

楼板向下散热量和内外墙体温度差异较大时,利用现有的模型计算地板辐射采暖系统地面温度分布导致误差较大.通过分析内外墙和楼板对地板辐射采暖系统传热的影响,找出零热面模型的不足,修正了传热模型,并分析影响采暖盘管的散热因素.研究结果表明, (1)内外墙体的壁温相差大时,零热面模型误差偏大,则内外墙边界条件设为第一类边界条件较合理;(2)楼板下表面设为由辐射换热等效的第三类边界条件较合理;(3)管径增大导致地板表面温度增加趋势减小.管间距、热水温度增大导致供热区域地板表面温度分布呈周期性变化逐渐明显.且管间距变大导致其周期增加、热水温度变大导致其振幅增加.选择合适的地板层材料才能保证舒适的地面温度.     

管式加热炉中传热过程分析

提出了管式加热炉传热过程控制步骤的判据,通过数学模拟给出了辐射室热交换量的分布,叙述了强化传热与节能的途径。     

空气预热器技术应用于乙烯裂解炉的计算流体力学模拟

为了深入了解裂解炉内的辐射及燃烧情况,并分析空气预热器的效果和影响,采用计算流体力学软件Fluent对KBR型乙烯裂解炉炉膛辐射段的流动、燃烧反应及辐射传热进行了三维模拟。在得到炉膛中温度场、主要组分质量分数分布等情况的基础上,对裂解炉安装空气预热器、预热进入炉膛底部燃烧器的空气的情况进行了研究。分析得出投用空气预热器的节能效果及对炉膛运行的影响。模拟结果与工业实际符合较好,为空气预热器的应用提供了理论上的参考。