蜂窝陶瓷蓄热体复杂传热及其与SCR脱硝耦合的数值研究

发布时间：2021-11-21 18:12

　　蜂窝陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧系统的重要组成部分,它利用烟气余热来预热助燃空气,可以有效提高工业炉窑热效率。蓄热体工作涉及到非稳态流固耦合对流传热,另外,由于高温烟气与常温空气周期性交替相向流过蓄热骨架,蓄热体内部传热相当复杂。本课题拟借助商业CFD软件ANYS Fluent对这一复杂传热过程进行数值模拟研究。为了进一步提高烟气余热回收率,作者提出一种扩缩通道蜂窝蓄热体,并通过数值模拟研究这种新型蓄热体的强化传热性能。另一方面,烟气携带的NOx会危害环境,而选择性催化还原（SCR）技术是烟气脱硝的常用技术,为此,本文在蜂窝蓄热体表面涂覆一层钒基催化剂,以实现余热回收与烟气脱硝双重目的。由于钒基催化剂活性与温度密切相关,作者采用Fluent软件开发SCR脱硝模型,并将其与蓄热体传热模型集成在一起,开展复合蓄热体蓄热式换热与SCR脱硝联合数值模拟研究。本课题主要工作内容如下:1)对Fluent软件二次开发,建立蜂窝陶瓷蓄热体复杂传热数值模型;针对传统直通道蓄热体,开展数值模拟,研究蓄热式传热的物理机制;预测不同蓄热体长度条件下空气预热温度、蓄热体效能和压力损失等热流体性能,并进行结构优化;研究... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 蓄热式换热技术研究综述
        1.2.2 SCR脱硝技术研究综述
    1.3 论文的研究内容
第二章 方孔蜂窝蓄热体数值模拟
    2.1 CFD软件介绍
        2.1.1 CFD基本原理
        2.1.2 Fluent软件介绍
    2.2 方孔蜂窝蓄热体数值模拟
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 计算模型、网格和数值方案
        2.2.3 模型验证
        2.2.4 后处理
    2.3 计算结果与优化
        2.3.1 蓄热式换热分析
        2.3.2 蓄热体长度对热流体性能的影响
        2.3.3 结构优化与变流量特性
    2.4 本章小结
第三章 方孔蜂窝蓄热体强化传热
    3.1 计算模型、网格和数值方案
    3.2 计算结果与分析
        3.2.1 新型蓄热体强化传热机理分析
        3.2.2 扩缩角对新型蓄热体性能的影响
        3.2.3 放缩节距对新型蓄热体性能的影响
        3.2.4 蓄热体长度对传热和流阻性能的影响
    3.3 本章小结
第四章 蓄热式换热与SCR脱硝的耦合研究
    4.1 计算模型
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 控制方程
        4.1.3 网格、边界条件和数值方案
        4.1.4 后处理
    4.2 模型验证与浓度极化
        4.2.1 模型验证
        4.2.2 NO浓度极化
    4.3 计算结果与分析
        4.3.1 流体温度和NO浓度随时间的变化
        4.3.2 蓄热体热力性能随方孔边长的变化
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结和结论
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3509989