本文關(guān)鍵詞：步進(jìn)梁式加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)的熱交換研究

  更多相關(guān)文章： 汽化冷卻 步進(jìn)梁式加熱爐 熱流固耦合 共軛傳熱 數(shù)值模擬

【摘要】：步進(jìn)梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)因其高效節(jié)能的優(yōu)點被許多大型鋼廠所采用。本文以某熱軋廠步進(jìn)梁式加熱爐的汽化冷卻系統(tǒng)為研究對象，結(jié)合傳熱學(xué)和流體動力學(xué)計算及相關(guān)理論，采用數(shù)值模擬方法，利用專業(yè)分析軟件對步進(jìn)梁內(nèi)流場流動及傳熱和步進(jìn)梁在流體冷卻過程中的共軛傳熱進(jìn)行模擬仿真，掌握主要冷卻部件內(nèi)流體運動過程及步進(jìn)梁的溫度分布規(guī)律，為汽化冷卻系統(tǒng)中步進(jìn)梁的維護(hù)與保養(yǎng)提供有實用價值的參考和理論指導(dǎo)。主要做了如下工作： （1）通過了解汽化冷卻系統(tǒng)工作原理和主要裝置，對步進(jìn)梁及其冷卻介質(zhì)進(jìn)行傳熱分析，完成汽化冷卻系統(tǒng)中主要冷卻部件的熱參數(shù)計算。 （2）根據(jù)步進(jìn)梁的結(jié)構(gòu)建立流體仿真模型，用ICEM軟件對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，利用FLUENT軟件對均勻熱流載荷作用下的單個步進(jìn)梁內(nèi)流場進(jìn)行仿真分析，分析整個步進(jìn)梁內(nèi)流體運動規(guī)律和流體溫度分布。 （3）考慮在均溫為1300°C的加熱爐內(nèi)，立柱管在無水垢和有均勻水垢層兩種情況下的流體冷卻過程中的共軛傳熱問題。建立耐火材料、冷卻管道和冷卻介質(zhì)、水垢的三維耦合模型。采用單向直接耦合分析法，使用CFX商業(yè)軟件對立柱管中流體流動傳熱及冷卻管耦合換熱過程進(jìn)行數(shù)值模擬。仿真結(jié)果表明：水垢對立柱管道的溫度影響很明顯。由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)小，水垢內(nèi)外側(cè)溫差隨水垢厚度增大而增大，，管壁金屬溫度也隨之升高。當(dāng)水垢達(dá)到一定厚度時，會使管壁溫度超過限定值，造成爐管過熱損壞。
【關(guān)鍵詞】：汽化冷卻 步進(jìn)梁式加熱爐 熱流固耦合 共軛傳熱 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 國內(nèi)外汽化冷卻技術(shù)的發(fā)展10
• 1.3.2 國內(nèi)外傳熱學(xué)計算方法的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀10-14
• 1.4 研究內(nèi)容14-15
• 第二章 汽化冷卻系統(tǒng)原理及熱量計算15-27
• 2.1 汽化冷卻的基本工作原理15
• 2.2 汽化冷卻水循環(huán)原理15-17
• 2.2.1 循環(huán)水冷卻系統(tǒng)16-17
• 2.3 冷卻介質(zhì)汽化現(xiàn)象17-18
• 2.3.1 汽化點的確定17-18
• 2.4 汽化冷卻系統(tǒng)的主要性能參數(shù)18-19
• 2.5 汽化冷卻系統(tǒng)總熱負(fù)荷校驗19-21
• 2.6 水梁熱參數(shù)計算21-26
• 2.6.1 耐火材料和水管熱力學(xué)參數(shù)21-24
• 2.6.2 水梁管內(nèi)表面熱流密度 q100 和外表面溫度 t3 的計算24-25
• 2.6.3 立柱管內(nèi)表面熱流密度 q128 和外表面溫度 t3 的計算25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第三章 汽化冷卻系統(tǒng)冷卻管流體運動仿真分析27-42
• 3.1 流體流動與傳熱概述27
• 3.2 流體力學(xué)控制方程27-28
• 3.3 冷卻管內(nèi)流體仿真模型28-40
• 3.3.1 進(jìn)口單立柱段冷卻管內(nèi)流體仿真29-35
• 3.3.2 出口彎管段仿真分析35-36
• 3.3.3 上升和下降折管段冷卻管仿真36-37
• 3.3.4 水平直管段冷卻管仿真37-40
• 3.4 結(jié)果分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 水垢對立柱管溫度影響分析42-57
• 4.1 管道內(nèi)壁面表面結(jié)垢后的熱參數(shù)計算42
• 4.2 立柱管內(nèi)表面結(jié)垢后的熱參數(shù)計算42-43
• 4.3 立柱外管內(nèi)壁面結(jié)垢后的計算結(jié)果43-44
• 4.4 立柱鋼管材料的強度與溫度關(guān)系44-46
• 4.5 立柱管的熱流固耦合仿真46-55
• 4.5.1 無水垢立柱管的熱流固耦合仿真46-52
• 4.5.2 10mm 均勻水垢層的立柱管熱流固耦合52-55
• 4.5.3 仿真實驗結(jié)果對比55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 工作總結(jié)57-58
• 5.1.1 主要結(jié)論57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間科研項目和發(fā)表的論文64-65
• 詳細(xì)摘要65-69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：999615