<cite id="zzlrh"><span id="zzlrh"><menuitem id="zzlrh"></menuitem></span></cite>
<var id="zzlrh"><span id="zzlrh"><menuitem id="zzlrh"></menuitem></span></var>
<ins id="zzlrh"></ins><ins id="zzlrh"><span id="zzlrh"><cite id="zzlrh"></cite></span></ins>
<cite id="zzlrh"></cite><ins id="zzlrh"></ins>
<cite id="zzlrh"><span id="zzlrh"><menuitem id="zzlrh"></menuitem></span></cite>
<cite id="zzlrh"></cite>
<ins id="zzlrh"></ins>
<cite id="zzlrh"><video id="zzlrh"></video></cite>
哈雷釬焊板式換熱器
專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
污水換熱器
海水換熱器
換熱器原理
鋁制板翅式換熱器
新聞動態

蓄熱式換熱器流動傳熱的數值模擬

點擊:1394 日期:[ 2014-04-26 22:55:15 ]
作者:陳維漢 羅海兵摘要:以煉鐵廠的蓄熱式熱風爐為例,根據熱風爐的實際運行狀況對熱風爐內的流動與換熱過程進行合理簡化,應用二維模型,采用有限容積法對熱風爐內的流動與換熱情況進行數值求解,得到了熱風爐在不同工況下的氣體溫度與蓄熱體溫度的分布情況.模擬計算結果表明:在內燃式熱風爐蓄熱體中氣體的溫度分布大致為對數曲線,并且在熱風爐中同一高度上氣體與蓄熱體溫差較小,與實際情況相符,這對優化熱風爐的運行與設計有參考價值.關 鍵 詞:蓄熱式換熱器;數值模擬;流動與換熱  本研究以某煉鐵廠的高爐熱風爐為例,根據蓄熱體和氣體(煙氣或者冷空氣)之間的流動傳熱原理,對物理模型進行合理的簡化[1],采用有限容積法,應用計算機進行耦合求解,從而得到相應的運行參數以及蓄熱體和氣體的溫度分布規律.這對優化熱風爐的運行與設計很有參考價值.1 物理模型及假設熱風爐蓄熱室的蓄熱體由許多徑向通孔平行排列組成,其結構如圖1所示.由于氣體流速較高并且在格孔中的分布較均勻,采用一維參數分布法來處理[2];而單位蓄熱體其外形為圓柱形,根據其對稱性,簡化為二維軸對稱問題.基本假設條件如下:a.蓄熱室內任意截面上煙氣流分布均勻,氣體流速相等,燃燒期內拱頂溫度不變;b.格子磚的熱物性僅是溫度的函數;c.氣流在孔格內與氣流垂直方向的孔格換熱,主要是邊界層傳熱,而氣流平行方向孔格內的導熱略去不計,外部熱損失不計;d.蓄熱體由于軸對稱可取其外徑處為絕熱的邊界.2 模型處理及離散化在熱風爐的加熱過程中,由于煙氣中含有大量的CO2和H2O,具有較強的輻射能力[3],同時考慮輻射換熱和對流傳熱.換爐時,作為一種簡化處理,只考慮煙氣與蓄熱體之間的輻射換熱而忽略對流換熱.在送風過程中則忽略輻射換熱.根據文獻[4],對流換熱系數對計算區域采用第一類網格劃分方法,計算的網格劃分如圖2所示,圖中蓄熱體內三個控制體所對應的離散方程由于邊界條件不同而各不相同,可對微元控制體作熱平衡求得.采用有限容積法[5,6],分別對單位控制體作熱平衡,得到如下方程式,氣體熱平衡方程分別為當前節點tP的四個方位的節點溫度;tP為當前節點溫度;tSP為當前節點下一時刻的溫度.αW,αE,αS,αN,αP,αSP為方程中控制體各方位相應的系數.本例計算采用均分網格,為保證界面兩側擴散通量守恒,可采用倒數平均關系式來計算控制體界面處的熱擴散系數Γe=2ΓPΓE/(ΓP+ΓE).固體區域左邊界半個控制體的通用離散方程為tEαE+tNαN+tSαS+tfαf=tPαP+tSPαSP.右邊半個控制體的離散方程可由內部節點的通用離散方程得到.上述方程中的參數均采用圓柱坐標進行計算.3 設定工況與計算過程3.1 邊界條件與初始條件以一個格孔及其所控制的蓄熱體作為研究對象,計算的當量直徑為dh=2ri,ri為格孔內徑.由于蓄熱體結構的對稱性,取固體計算區域的右邊界為絕熱邊界,左邊界為換熱邊界,同時也是計算時的耦合邊界,上邊界取為絕熱邊界條件.初始條件:在實際操作時,上一周期冷風結束時的溫度分布是下一周期中熱風過程的初始溫度.對于本例,在開爐計算時蓄熱體采用初始均勻溫度(比如80℃),正常加熱時賦予蓄熱體從進口到出口以一個初始的線性溫度分布,并且在蓄熱體的同一高度取固體的溫度值相等,然后給以氣體進口的初始溫度,進行加熱、換爐以及送風等過程的模擬計算.3.2 計算所需數據給定煤氣的成分、流量及發熱值,蓄熱體尺寸以及熱物性隨溫度變化的函數關系式.其他所需的原始數據有煤氣、冷風以及助燃空氣溫度和流量.本例模擬計算中給予一定的換爐時間,加熱時間由煙氣出口溫度來控制,送風時間也給定.3.3 計算過程在設定的計算條件下,利用氣體熱平衡方程和固體導熱方程以及相應的邊界條件,進行逐行掃描計算,采用全場迭代的計算方法,計算采用Gauss Saidel迭代.模擬計算表明在采取較小的時間步長的條件下計算是收斂和穩定的.4 計算結果及其討論應用自己編制的熱風爐傳熱過程的模擬程序,計算了在給定條件下的一個格孔及其所控制的控制體的流動與傳熱情況,可以得到在不同工況下的蓄熱體和氣體的溫度分布規律.從圖3不同時刻煙氣溫度隨高度h的變化曲線可以看出,在加熱時,隨著時間的推進,蓄熱體的溫度逐步升高,其溫度變化曲線大致呈現為對數曲線,這是符合傳熱學理論也是符合實際情況的.圖4表示了冷風過程不同時刻氣體溫度隨高度h的變化曲線,可以看到隨著送風時間的推進,熱風溫度逐步降低,并且降溫速率加快,其溫度變化曲線大致仍然為對數曲線.從模擬結果來看,熱風爐蓄熱室格子磚在加熱過程中溫差主要集中在高度方向上以及隨時間的變化上,而在水平方向上雖然存在溫差,但是差值相對較小.在燃燒加熱初期由于燃燒產生的熱量先被蓄熱室上部的蓄熱體所吸收,下部的溫度變化很小,對于從常溫開始加熱的格子磚,出口處的固體溫度直到加熱很長一段時間后才開始有明顯的升高,在此之前一直基本上保持在初始溫度.但是一旦溫度開始升高,升溫的速率很快,這是由于此時上部的蓄熱體的溫度已經升高到一定的溫度,它所能吸收的熱量也已很少,煙氣的熱量開始向下部移動,主要被下部的蓄熱體所吸收,因此蓄熱體的升溫速率加快,大約在5.5h內煙氣的出口溫度即可以達到設定的250℃,同時可以看出,在出口處煙氣和格子磚之間存在一定的溫差,不過差值不是很大.在給定一定的條件下,通過模擬計算得到下面運行參數:煙氣的體積分數φ(CO2)=25.53%,φ(H2O)=1.82%,φ(O2)=0.45%,φ(N2)=72.18%;理論燃燒溫度為1309.18℃;實際燃燒溫度為1243.72℃;煙氣流量和流速,助燃空氣流量,冷風流量和流速等運行參數.開爐計算時煙氣出爐溫度達到給定控制溫度250℃的時間為337min.經過和熱風爐運行參數對比,以上數據是基本符合實際情況的.數值計算的結果表明計算采用的物理模型和數學模型是合理的,對模型所做的簡化也是符合工程實際的,這樣的處理方法在進行相應的實際驗證之后就可以在設計和運行中加以應用.同時為了增加蓄熱室格子磚的蓄熱量,在蓄熱室高度一定的情況下,可以通過在一定范圍內減小格子磚的格孔通道面積來實現,另外還應該采取適當的方法來減小通道入口處的流動阻力以增強換熱.參考文獻[1]羅海兵,陳維漢.蓄熱式換熱器傳熱過程的數值模擬[J].化工裝備技術,2004,25(4):14—18[2]陳維漢.管內流動換熱過程的性能綜合分析[J].華中科技大學學報,2001,29(1):18—21[3]卡里爾EE.燃燒室與工業爐的模擬[M].陳 熙,周曉青譯.北京:科學出版社,1987.[4]項鐘庸,郭慶弟.蓄熱式熱風爐[M].北京:冶金工業出版社,1988.[5]陶文銓.數值傳熱學[M].第2版.西安:西安交通大學出版社,2001.[6]陶文銓.計算傳熱學的近代進展[M].北京:科學出版社,2000.
上一篇:換熱器動態特性的研究與仿真 下一篇:復合相變換熱器

相關資訊

Copyright ?2008 哈雷換熱設備有限公司 All Rights Reserved. 地址:奉化外向科技園西塢金水路 電話:0086-574-88928255 傳真:0086-574-88916955
換熱器 | 板式換熱器 | 釬焊板式換熱器 | 冷卻器 | 分水器 | 地暖分水器 | B3-14B板式換熱器 | 網站地圖 | XML 浙ICP備09009252號 技術支持:眾網千尋
最新色情绪网址,影音先锋中文字幕亚洲资源站,伊人久久大香线蕉综合,一本道在线电影