管式加熱爐內(nèi)燃燒與傳熱的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的呼聲越來越高，節(jié)能減排已經(jīng)成為各行各業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。管式加熱爐作為一種高能耗設(shè)備。為了提高能源利用率并減少污染物的排放，有必要研究爐膛內(nèi)的流動過程、傳熱過程以及污染物排放量。本課題以圓筒型管式加熱爐為研究對象，運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)等的基本原理，建立管式加熱爐爐膛內(nèi)流動與傳熱計(jì)算的數(shù)值模型，對管式加熱爐內(nèi)的穩(wěn)態(tài)傳熱過程以及煙氣流動過程進(jìn)行模擬，通過與實(shí)際標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對比和分析，最終得到適用于本課題研究對象的最優(yōu)模型和參數(shù)

2、。
　　本文通過CFD商業(yè)軟件FLUENT對爐膛內(nèi)部的燃燒過程以及穩(wěn)態(tài)傳熱過程進(jìn)行模擬。采用最常用的套筒式燃燒器，根據(jù)管式加熱爐的設(shè)計(jì)尺寸建立管式加熱爐的幾何模型。采用分塊劃分進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對相對于爐膛尺寸比較小的燃燒器和爐管進(jìn)行局部加密，最后再對爐膛進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并使用size function連接爐管、燃燒器和爐膛之間的網(wǎng)格。通過選擇不同的燃燒模型和輻射模型，研究其對爐膛內(nèi)濃度場、溫度場以及污染物排放的影響，獲得爐膛內(nèi)的流場規(guī)

3、律，最后通過采用化工軟件FRNC得到的數(shù)據(jù)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行考察。研究發(fā)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，組分輸運(yùn)燃燒模型和P-1輻射模型模擬所得到的爐膛內(nèi)的溫度場、速度場分布，爐管表面溫度和熱流分布以及污染物NOx排放量與實(shí)際數(shù)據(jù)非常吻合。結(jié)果表明，燃燒過程中爐膛底部會形成一個局部回流，爐膛中部由于空氣上升氣流的作用也會形成一個回流，回流對爐膛內(nèi)溫度分布有重要的影響。另外，在燃燒產(chǎn)生的污染物NOx中，熱力型占有很大的成分比重，NOx的生成區(qū)域