本文關(guān)鍵詞：蓄熱室熱工特性及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北大學(xué)》 2012年

填充球蓄熱室熱工特性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

竇偉  

【摘要】：高溫空氣燃燒技術(shù)(High Temperature Air Combustion,簡(jiǎn)稱(chēng)HTAC)是上世紀(jì)90年代興起的一種新型燃燒技術(shù),它將煙氣余熱的極限回收、燃料的高效燃燒和NOx的低排放有機(jī)地結(jié)合起來(lái),集節(jié)能、高效、環(huán)保與設(shè)備尺寸小等優(yōu)勢(shì)于一身,在近些年來(lái)迅速發(fā)展。蓄熱室是高溫空氣燃燒技術(shù)的核心部分,本文主要針對(duì)填充球蓄熱室的熱工特性及優(yōu)化設(shè)計(jì)做了專(zhuān)項(xiàng)研究。 在查閱了國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)填充球蓄熱室傳熱過(guò)程的分析,建立了填充球傳熱過(guò)程數(shù)學(xué)模型,同時(shí)應(yīng)用Visual Basic計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一套可人工操作的數(shù)值計(jì)算軟件,針對(duì)不同的設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)所建模型進(jìn)行數(shù)值求解,得出蓄熱體材質(zhì)、燃?xì)夥N類(lèi)、蓄熱室結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)是影響蓄熱室熱工特性的主要因素,主要結(jié)論如下： (1)在相同情況下,蓄熱體所選材質(zhì)的蓄熱能力越大,煙氣出口溫度越低,空氣出口溫度越高,換熱效率越高,且蓄熱能力越大,蓄熱室的換熱效率及氣體出口溫度隨工況變化的波動(dòng)幅度越較為平穩(wěn)； (2)當(dāng)燃用高熱值的燃?xì)?如天然氣)時(shí),在單預(yù)熱的情況下,可以將煙氣出口溫度降低到200℃C以下,而當(dāng)燃用低熱值燃?xì)?如高爐煤氣)時(shí),無(wú)論怎樣增加蓄熱室高度,縮短換向時(shí)間,都不可能將排煙溫度降低到200℃以下,應(yīng)當(dāng)采用雙預(yù)熱方式,主要決定因素為氣體的水當(dāng)量比； (3)隨著填充球直徑的增大,煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度降低,蓄熱室的換熱效率降低；隨著蓄熱室高度的增加,煙氣出口溫度降低,空氣出口溫度升高,蓄熱室的換熱效率升高；隨著氣體流速的增大,煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度降低,蓄熱室的換熱效率降低；隨著換向時(shí)間的延長(zhǎng),煙氣出口溫度升高,空氣出口溫度和蓄熱室的換熱效率都是先升高后降低,即對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)和流量已經(jīng)確定的蓄熱室,存在一個(gè)最佳換向時(shí)間； (4)填充球直徑的減小、蓄熱室高度的增加和氣體流速的增大都會(huì)導(dǎo)致球床阻力損失增大,風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的能耗增大,所以在進(jìn)行蓄熱室設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該綜合考慮各種因素的影響。 最后,采用約束設(shè)計(jì)法,在給定蓄熱室允許阻力壓降的條件下,以獲得最佳換熱效果為目標(biāo),對(duì)填充球蓄熱室的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步研究,開(kāi)發(fā)了一套填充球蓄熱室優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,以求得最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)。經(jīng)過(guò)工程實(shí)例的驗(yàn)證,使用該軟件所設(shè)計(jì)的填充球蓄熱室,在滿足工程技術(shù)指標(biāo)的要求下,具有更高的換熱效率,為設(shè)計(jì)人員提供合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù),減少不必要的人為誤差,節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間。 本文所做的工作可以對(duì)填充球蓄熱室的實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo),研究成果可作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

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