炼油、化工管式炉辐射室传热计算方法的发展与展望

本文系统地对炼油、化工管式炉辐射室有代表性的传热计算方法,包括经验方法、零维模型、一维模型、二维及三维模型进行了分析,评价了它们的优缺点及存在的问题,介绍了近10多年来新发展的管式炉模拟的方法,结合我国的实际情况提出了今后的展望。     

循环流化床锅炉炉内传热的影响因素

为定量分析受热面布置、床内流动、管内流动和床温等对循环流化床内传热和炉内辐射换热份额的影响,利用已有循环流化床炉内传热计算模型,比较了工程中常见工况下传热系数与设定标准工况下传热系数的偏差。结果显示:局部物料浓度是影响传热系数的最重要因素,相对偏差可达50%;流化风速、床温、工质温度或受热面金属导热系数影响下的传热系数相对偏差在5%~50%内变化;而烟气辐射厚度、管节距和管径的影响相对较小,传热系数相对偏差在5%以下;工质侧换热系数大于3 kW.m-2.K-1时,对传热系数的影响较小。工程上传热系数的辐射贡献通常约为60%。     

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。     

炉内实际气体辐射传热的计算方法

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法和Ｚｏｎｅ法结合Ｅｄｗａｒｄｓ提出的指数宽带模型提出了对非灰气体辐射假传热进行分析的一种简化算法,分析对象采用一维平板系统,首先验证了用Ｅｄｗａｒｄｓ宽带模型计算实际气体辐射特性的准确性,然后以给定平板温度下处于热平衡状态时的温度分布进行计算,并与灰气体处理时的计算结果作了对照,提出了相应结论。     

炉内辐射传热的网络法分析

本文将辐射换热的网络法运用于锅炉的炉内传热计算,从而简捷地导出了炉内传热的基方本程及炉膛黑度的定义式,並对其物理概念进行了阐述。     

太阳电池生产用管式扩散炉的数值模拟——辐射模型的选择

以生产用晶硅电池管式扩散炉为研究对象,对其进行数学建模;使用四种常用辐射模型进行计算,并对计算结果进行比较;根据温度分布直方图的结果,认为DO辐射模型比其它辐射模型更适合于计算生产用晶硅管式扩散炉的内部热场。     

来流不均匀分布对换热器传热的影响

建立了换热器壳程流速分布不均匀对传热性能影响的数学模型,并从管内轴向流传热与管外横向流传热两个方面,研究了换热器因流道来流流速分布不均匀而造成的传热负荷偏移．研究结果表明,流速不均匀分布对换热器传热性能影响不大;在恒壁温、各流道间无热交换的条件下,当各流道流速不均达到100％时,换热器的传热负荷偏移在1％以内．     

柴油机缸内炭烟辐射传热的理论模型

基于瑞利散射理论,建立了一个简便分析柴油机缸内炭烟辐射传热的理论模型.该理论模型显示,缸内炭烟的辐射传热正比于缸内炭烟质量与其温度的5次方之乘积.通过对一台直喷式柴油机的多维仿真,验证了该模型作为一个全局模型的情况.结果显示,采用完全相同的输入数据时,该模型获得了与经典参考模型相吻合的结果,且模型的稳健性很好.模型中不含可调常数或直接与工况相关联的参数,比经典模型更直观、简洁,更适于柴油机缸内炭烟辐射传热的工程应用分析.     

考虑辐射影响的接触传热模型与分析

应用GW统计接触模型,建立了粗糙表面之间的接触导热模型. 与实验数据的对比分析表明:该模型能够正确地反映接触导热现象. 在此基础上,对接触表面进行了合理的简化,建立了接触界面间的辐射传热模型. 数值计算表明:当接触表面的温度高于400 K时,辐射的影响已不可忽略;载荷对接触导热热导的影响明显大于对辐射热导的影响,导热热导随载荷的增大迅速增大,而辐射热导以及等效辐射系数均随载荷的增大有所减小,这主要是由接触界面的空隙面积减少造成的;在接触面几何参数中,粗糙峰等效斜率对等效辐射系数起着主导作用,在相同的量纲1的载荷情况下,粗糙峰等效斜率越小,等效辐射系数越大;通过对本文提出的等效辐射系数的误差检验,结果表明其最大相对误差为10-3数量级,说明等效辐射系数仅仅为接触界面黑度、几何特性和接触载荷的函数,而与接触界面温度水平和温差无关,同时也间接证明了本文提出的等效辐射系数可以较为合理地描述接触界面间的辐射换热强度.     

燃烧室型线对缸内燃烧和辐射传热影响的计算分析

应用CFD数值软件Fluent对135直喷式非增压柴油机缸内燃烧过程和辐射传热进行数值模拟.模拟分析了缩口、直口、扩口三种燃烧室线型对于压力场、速度场、温度场和辐射换热的影响.最后对计算结果进行了深入地分析,总结了柴油机燃烧室型线对燃烧过程和辐射换热影响的规律.     

高炉炉墙三维传热的计算与分析

应用有限单元法分析了高炉炉墙的三维传热问题，探讨了简洁、实用的三维传热有限元求解方法，得到了近乎实际的计算结果     

内嵌管式辐射地板的RC简化传热模型研究

建立了内嵌管式辐射地板的简化RC(热阻热容)模型,包括混凝土层的5R2C模型(基模型)、上表面铺设层的2R1C模型以及绝热层的2R1C模型三个部分.混凝土层5R2C模型的参数通过建立的有限差分(FDFD)模型在频域进行辨识确定,地板上表面铺设层2R1C模型和绝热层2R1C模型的参数可以直接根据地板上表面铺设层和绝热层的材料热物性直接计算.采用提出的内嵌管式辐射地板的简化RC模型建立方法,将辨识得到的混凝土层的5R2C模型作为基模型,当地板上表面铺设层和绝热层改变时可以快速准确地得到地板的简化RC模型.进一步建立了内嵌管式辐射地板的FDFD模型并将其作为参考模型,通过将参考模型及简化RC模型计算的频域热特性进行对比分析,结果表明所建立的简化RC模型有很好的准确性.     

方箱形管式加热炉炉内强化传热的热态试验

对矩形截面的方箱形管式加热炉提出了一种新的底部向上旋流燃烧方式,这种旋流可由多个倾斜向上的喷口射流形成,且涡旋可不止一个．在模拟试验炉上对传统底部向上直流燃烧方式和新的旋流燃烧方式进行了热态对比试验．结果表明,由于旋流的作用,炉膛下部燃烧和传热得到强化,出口烟温下降,炉膛热效率显著提高．     

壁面辐射对耦合传热系统的影响

本文研究了有壁面辐射时竖平板两侧膜状凝结与自然对流的耦合传热问题.文中通过壁面的耦合条件得到一组确定壁面温度分布及液膜厚度的常微分方程,并在很宽的参数范围内计算了壁面温度分布,液膜厚度,液膜及自然对流边界层内的速度及温度分布,以及壁面的温度梯度.     

考虑辐射强度沿截面方向减弱的炉内传热公式

分析了以2个平行平面辐射换热公式作为蒸汽锅炉炉内火焰对四周水冷壁进行辐射传热计算的基本公式,该式是在炉膛截面各处温度相同、从炉膛中心到四周水冷壁平面不发生辐射强度任何减弱的前提下获得的,因此,计算偏差在所难免.假设炉膛为横截面积和高度与近似矩形立方体的炉膛横截面积和高度相同的当量圆柱体,以辐射强度沿射线行程变化的能量方程,推导出一维(横截面的径向)的辐射能在从炉膛中心向四周壁面传递时因火焰介质的吸收、自身辐射和散射作用造成的辐射强度的减弱,并在此基础上推导出考虑了辐射能沿截面方向从炉膛中心向四周壁面减弱后的炉内辐射传热公式.分析了所得公式的特点和适用性.所提出的公式和现有某些计算方法,对大型煤粉电站锅炉燃用含灰量不同的3种典型烟煤时分别进行了炉膛出口烟温的计算,并进行了比较,分析了这些方法存在的不足.     

吸收系数对炉膛传热计算的影响

对炉膛内的辐射传热用蒙特卡罗方法进行模拟计算,对吸收系数为常数及吸收系数随温度、浓度变化情况下的炉膛烟气温度分布与炉管热强度分布进行对比.结果表明,烟气的吸收系数对计算结果有较大的影响,当烟气的吸收系数随温度、浓度变化时,计算所得的烟气温度分布、管壁热强度分布以及热负荷值与实际情况更加相符.     

气垫炉内的传热研究

气流与金属板帝材之间的对流传热是气垫式热处理炉内重要热工过程,关系到板带材的加热速度与温度均匀性。本文对传热过程进行了理论探讨,并通过实验研究以及实验数据的回归处理,获得两个准数方程,可用于动压气垫与静压气垫对流给热系数的计算。方程经过F检验,表明是显著的,又通过比较,计算值与试验值基本吻合。     

汽油机燃烧沉积物的热物性及其对传热的影响

试验在１６５Ｆ汽车机上进行，发动机运转一定时间后，从缸盖取下燃烧沉积样品，用电子扫描显微镜分析其微结构，用激光热导仪测定沉积物的比热和导热系数，利用表面温度方法研究了燃烧沉积物对燃烧室壁面传热的影响。