本文關(guān)鍵詞：高溫物料換熱器換熱過程研究

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

【摘要】：煅后焦是石油焦經(jīng)高溫煅燒后的產(chǎn)物,是鋁電解陽極、煉鋼用石墨電極和增碳劑的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)煅后焦從罐式煅燒爐進(jìn)入換熱器時,溫度在1273K以上,攜帶大量的熱量。因此實現(xiàn)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(zhì)都有重要意義。目前在工業(yè)生產(chǎn)中,高溫煅后焦是通過高溫煅后焦換熱器來實現(xiàn)余熱回收利用。高溫煅后焦換熱器由內(nèi)、外換熱器兩部分組成。外換熱器采用換熱管加膜式壁結(jié)構(gòu),內(nèi)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(shù)學(xué)模型和矩形、梯形、三角形翅片管換熱器的數(shù)學(xué)模型,采用數(shù)值模擬與實驗研究的方法研究煅后焦的空隙率、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等物性參數(shù)變化以及翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)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(jié)果。得到以下結(jié)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(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)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(dāng)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(jié)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(shù)范圍內(nèi),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(guān)鍵詞】：煅后焦 高溫煅后焦換熱器 平均換熱系數(shù) 熱回收效率 傳熱特性
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)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(nèi)部傳熱研究12-13
• 1.2.3 燒結(jié)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(nèi)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(shù)學(xué)描述19-21
• 2.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件21-23
• 2.3.1 網(wǎng)格劃分21
• 2.3.2 邊界類型與初始條件21-22
• 2.3.3 網(wǎng)格獨立性驗證22-23
• 2.4 模型驗證與物料性質(zhì)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(jié)果與實驗結(jié)果對比25
• 2.4.4 主要研究參數(shù)25-27
• 2.5 評價指標(biāo)27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 煅后焦物性參數(shù)變化對換熱器傳熱特性的影響29-39
• 3.1 煅后焦內(nèi)部溫度分布結(jié)果分析29-32
• 3.1.1 煅后焦內(nèi)部溫度沿不同方向的分布30-31
• 3.1.2 外換熱器膜式壁內(nèi)側(cè)的溫度分布31-32
• 3.1.3 內(nèi)、外換熱器換熱管外側(cè)的溫度分布32
• 3.2 煅后焦物性參數(shù)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(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)對傳熱特性的影響34-36
• 3.2.3 當(dāng)量比熱容對傳熱特性的影響36-37
• 3.3 本章小結(jié)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(nèi)部煅后焦溫度分布結(jié)果分析39-42
• 4.1.1 煅后焦內(nèi)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(nèi)側(cè)及換熱管外側(cè)的溫度分布42
• 4.2 矩形翅片內(nèi)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(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)果對比分析49-51
• 4.4.1 煅后焦內(nèi)部溫度對比分析49-50
• 4.4.2 膜式壁內(nèi)側(cè)溫度對比分析50-51
• 4.4.3 換熱管外側(cè)溫度對比分析51
• 4.5 本章小結(jié)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(jié)果分析53-62
• 5.1.1 梯形翅片管換熱器內(nèi)部煅后焦溫度分布結(jié)果分析53-56
• 5.1.1.1 煅后焦內(nèi)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(nèi)側(cè)與換熱管外側(cè)溫度分布55-56
• 5.1.2 梯形翅片內(nèi)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(nèi)沿?fù)Q熱器高度方向溫度分布58-59
• 5.1.3 梯形翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)果分析62-72
• 5.2.1 三角形翅片管換熱器內(nèi)部煅后焦溫度分布結(jié)果分析62-65
• 5.2.1.1 煅后焦內(nèi)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(nèi)側(cè)與換熱管外側(cè)溫度分布64-65
• 5.2.2 三角形翅片內(nèi)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(nèi)部沿?fù)Q熱器高度方向溫度分布67-68
• 5.2.3 三角形翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)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(jié)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(shù)產(chǎn)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(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-79
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 在讀期間公開發(fā)表的論文83-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：873066