顶燃式球式热风炉烧炉过程温度场建模

针对热风炉烧炉过程中蓄热体温度难以实时在线检测的难题,结合计算流体动力学以及传热学,建立顶燃式球式热风炉烧炉过程温度场分布模型。首先,在综合分析炉内的煤气燃烧反应、烟气湍流规律和蓄热体与烟气动态热量交换过程的基础上,建立热风炉的烟气流动模型和融合蓄热球自身热传导的局部非热平衡多孔介质模型;其次,根据实际现场检测的温度、流量和压力合理设定所建模型的定解条件;最后,采用有限体积法对模型进行求解,得到热风炉的温度场分布。研究结果表明:所建立的模型能够正确、有效地模拟热风炉烧炉过程的温度场分布,模型温度计算值与实测拱顶温度的平均相对误差低于1%,与实测废气温度的平均相对误差为2.6%。     

蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究

在计算流体力学数值分析软件基础上，运用数值方法模拟了陶瓷蜂窝蓄热体的蓄热换热过程，得到了蓄热体及气体的轴向温度分布曲线，分析了温度随时间的变化规律，同时讨论了换向时间、烟气入口温度、蓄热体高度、蓄热材料比热等参数对热饱和时间的影响，为进一步研亮蓄热式换热机理提供了初步的理论依据．     

高炉热风炉用高发射率涂料的节能效果及机理分析

为研究高发射率涂料在高炉热风炉蓄热室内的应用效果,应用数学模拟和工业试验对比的研究方法对节能效果进行了分析.结果表明:模拟结果接近工业应用数据,可以定量地说明涂料对热风炉传热过程的积极作用;应用高发射率涂料后,可使高炉热风炉热风温度升高25℃,烟气温度降低13℃.结合数学模拟和工业热诊断结果,对涂料在热风炉内使用的节能机理进行了分析.认为在格子砖表面涂覆高发射率涂料,在燃烧期会使蓄热体内烟气与格子砖辐射换热加强,格子砖表面温度增加,且使蓄热体蓄热量增加.模拟结果表明:烟气中CO2成分对提高辐射传热起重要作用;CO2体积分数平均每提高5%,则热风温度提高6～8℃.     

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。     

内燃式热风炉全周期操作优化数值模拟研究

以某钢厂内燃式热风炉为研究对象,采用热风炉整体三维稳态CFD模型与蓄热室格子砖单孔道二维非稳态CFD模型相结合的数值模拟方法,对热风炉内燃烧、流动和传热过程进行计算,预测送风温度,确定热风炉燃烧期的最佳操作条件。数值模拟结果表明,将热风炉整体三维稳态模型的计算结果作为蓄热室格子砖单孔道二维非稳态模型的入口边界条件,能够准确模拟热风炉在各操作时期的热状态。热风炉燃烧期的最佳操作条件是空气消耗系数在1.0～1.1范围内,进入蓄热室的烟气平均温度最高可达1 390℃,热风温度最高可达1 214℃。     

蓄热室三维非定常流动与传热数值研究

蓄热室是蓄热式高温空气燃烧系统实现余热回收和获得高温空气的关键部件。应用多孔介质模型模拟蓄热体，采用当量连续法建立蓄热室非定常流动和传热的三维模型，对采用蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热室在蓄热过程和放热过程中流速和温度的动态分布情况进行研究。     

多孔壁入流及其对槽道内主流流动与换热的影响

对带有多孔壁入流的水平槽道内主流气体的流动与换热问题进行了数值模拟。数值计算中将主流区和多孔壁面区进行耦合求解,对多孔壁面内流动和换热、多孔区域的非均匀温度分布、注入率对表面温度的影响等进行了研究。计算结果表明:在多孔壁面内部,冷却气体与多孔壁面内固体颗粒之间存在一定温差,说明在对多孔壁面内部的流动与换热进行体积平均式的宏观数学描述时采用局部非热平衡模型的必要性;在靠近主流气体的多孔壁面孔隙内产生与主流相反方向的速度分量。此外,不同注入率下多孔壁面上表面固体温度的计算值与实验结果基本吻合。     

蓄热体与换热时间的数值模拟分析

运用ANSYS中的Fluent模块功能,从流体初始速度、蓄热体结构数值以及换向周期等几个因素对其换热性能的影响进行了数值模拟,可得到蓄热室内部和面壁在蓄热和冷却期间的温度云图.结果表明:蓄热体换热过程中温度随时间变化的规律;运用数值分析的方法对蓄热室内部从初始状态到稳态工作过程进行了模拟,得到并分析了在工作运行中烟气和空气出口温度的改变状况;分析稳态时的加热和冷却末期时间段蓄热体内部温度情况.研究结果为进一步探究换热机制提供了一定的科学依据.     

玻璃窑炉蓄热室内温度场的数学模型

通过对玻璃窑炉蓄热室内传热和气体流动过程的分析,以热量平衡原理为基础,建立了温度场的数学模型。在该模型中,物性参数与换热系数均取作温度的函数。在单元节点上把格子砖的局部平均温度转化为局部表面温度,以计算换热系数,并应用集总换热系数来引入格子砖内部热传导的影响。文中给出了主导这一数学模型的基本方程,并用有限差分方法进行了数值计算。在马蹄焰玻璃窑炉蓄热室的操作条件下,实测结果与计算机数值结果有较好的一致性。运用数学模型的计算结果,能为蓄热室的实际设计和操作提供依据。     

推广之窗

该热风炉是一种自带燃烧室专门加热空气输出叔风的热源设备，它把多种换热方式集中于同一热风炉炉休内，解决了燃烧室和换热体一休化，换热体在高侣火焰区不氧化、不烧损、热风温度高，并具有结构新颖体积小、换热面积大、换热系数高等优点。该热风炉小     

无管换热器的稳态换热特性

对无管换热器中颗粒帘换热单元的稳态换热特性进行了研究,为目前空气预热器的研究提供新的指导方向.通过传热数学模型构建、详细数学计算和定量分析,研究了颗粒质量流量对换热单元以及无管换热器出口温度的影响.研究结果发现,在颗粒帘换热单元中,当颗粒质量流量足够时,冷流体加热后的出口平均温度可无限接近热流体初始温度,冷热流体之间实现深度换热,换热效果明显;在满足颗粒帘空隙率大于0.98的条件下,颗粒质量流量越小,气固颗粒在换热通道中越容易达到换热平衡;由于换热单元中间冷热源-气固颗粒之间的温差小,换热单元的换热效率低,使得由换热单元组成的无管换热器冷热气体之间的整体换热效率较低.     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

价值方程推导及其在节能评价中的应用

热价值理论主要用于评价能量的有效利用程度.在该理论的基础上,结合热力学第二定律,推导出了依附于冷体、热体的价值方程.以加热炉钢坯热装和空(煤)气预热的算例为例,计算了两种情况下依附于钢坯和炉气的热价值和价值.结果表明,价值和热价值均随钢坯热装温度、空(煤)气预热温度的提高而提高;依附于炉气的价值在炉内传热良好且烟气入炉温度达到1 700 K甚至更高时高于其热价值,说明此条件下量得到了比热量更好的利用程度.     

热价值理论及其在加热炉节能中的应用

给出了预热助燃空(煤)气和热装时的热价值计算公式,比较加热炉的热工指标,指出热价值可以合理评价热能在加热炉中的有效利用状况.建立了炉内逆流换热模型,主要利用热价值理论研究了预热空(煤)气和热装对热价值的影响.结果表明:提高预热温度,热价值升高,且随着预热温度的进一步提高,热价值的增长率变小;热装可以使热价值升高,且热装温度越高,其热价值的增长率越大;设计时,当装料温度较高时应选择小的炉长,预热温度较高时应选择大的炉长.     

一种新型高效燃气灶的设计与研究

介绍了一种新型的具有多孔陶瓷蓄热结构的新型高效燃气灶,其技术特点是：嵌入式燃烧方式,减少了烟气带走的余热,并使烟气从燃烧室内部的环形孔排入烟气回收室预热空气;在燃烧室内设置了具有多孔陶瓷的蓄热装置,保存了一部分余热.将其与传统燃气灶进行了数值分析与试验测试对比,研究结果表明,新型商用燃气灶平均热效率为47%～60%,而传统商用燃气灶仅为37%～50%;具有多孔陶瓷蓄热结构的高效燃气灶,天然气流量与热效率呈单调递减关系.     

操作参数对等离子体射流传热和流动的影响

应用大气压热等离子体射流传热与流动的三维数学模型,预测了氩等离子体射流射入空气环境时的温度、速度及卷吸空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果相吻合.在此基础上,分析了射流入口温度和速度变化、工作气体中添加高导热系数气体以及液料注入对射流卷吸环境空气和热等离子体射流传热与流动过程的影响.     

圆形腔体内热杆件轴向同心移动湍流换热模拟

提出利用稳态方程求解长杆状发热物体在圆形腔体内做轴向运动时产生湍流对流和传热问题,可以节约计算成本.对3种工况进行了数值模拟,得到整个计算域的流场与温度场.模拟的结果与经典经验公式基本吻合.对比了3种工况条件下发热物体壁面局部努塞尔数、壁面局部温度以及发热物体前后端附近空气的温度分布,发现当圆环流与物体移动逆向时有强化散热作用,而当圆环流与物体移动同向时散热效果变差.     

高温气流中铁矿粉热分解和还原行为数学模型

为研究伴随高温气流下落过程中铁矿粉的热分解和还原行为的规律,在气粉两相流运动方程基础上,联立热分解、还原反应的动力学方程,以及气流、粉粒和炉壁之间的传热方程,建立了该过程的一维数学模型,应用计算机求解数学模型,求得各种条件下的出口反应率均与实测值符合很好,证明了本模型的适用性,进一步应用该模型研究了气体流量、组成、炉温及粉矿、粒度等实验条件对粉矿的停留时间、升降温曲线及反应行为的影响,从理论上解释了不同实验条件下的实验结果。     

烟气冲击旋水子型LNG气化器设计与实验研究

设计开发了一种新颖高效传热LNG气化器;装置采用烟气冲击旋水子和循环烟气技术,形成含水滴和蒸汽的气流,与流经螺旋盘管内的LNG换热,以保证装置运行安全并强化传热;进而对其换热特性、循环烟气量、旋水子水面高度对烟气冲击旋水子的影响进行了理论和实验研究,得到了实验工质分别为液氮和LNG时盘管换热器的传热系数及装置最佳运行工况时的参数.     

喷气再燃降低NOx排放炉内混合状况冷态模拟实验

分析了采用喷气（天然气）再燃技术降低燃煤锅炉NOx排放的基本原理,根据冷态模化原理建立并完善了冷态模拟实验台,用热空气代替天然气喷入炉膛,进行了炉内混合状况的冷态模拟实验研究,根据动量、热量和质量传递过程的相似性,提出了通过测试炉内温度场的均匀性来反映炉内混合状况的方法,并在不同工况下对炉内温度进行了测试,计算出了不同工况下不同截面温度场的均方差,分析了喷射流量和喷嘴位置对炉内混合状况的影响。