填充球蓄热室热工特性分析及优化设计

发布时间：2016-12-27 15:09

  本文关键词：蓄热室热工特性及优化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

《东北大学》 2012年

填充球蓄热室热工特性分析及优化设计

窦伟  

【摘要】：高温空气燃烧技术(High Temperature Air Combustion,简称HTAC)是上世纪90年代兴起的一种新型燃烧技术,它将烟气余热的极限回收、燃料的高效燃烧和NOx的低排放有机地结合起来,集节能、高效、环保与设备尺寸小等优势于一身,在近些年来迅速发展。蓄热室是高温空气燃烧技术的核心部分,本文主要针对填充球蓄热室的热工特性及优化设计做了专项研究。 在查阅了国内外大量相关文献的基础上,通过对填充球蓄热室传热过程的分析,建立了填充球传热过程数学模型,同时应用Visual Basic计算机语言开发了一套可人工操作的数值计算软件,针对不同的设计参数,对所建模型进行数值求解,得出蓄热体材质、燃气种类、蓄热室结构参数及操作参数是影响蓄热室热工特性的主要因素,主要结论如下： (1)在相同情况下,蓄热体所选材质的蓄热能力越大,烟气出口温度越低,空气出口温度越高,换热效率越高,且蓄热能力越大,蓄热室的换热效率及气体出口温度随工况变化的波动幅度越较为平稳； (2)当燃用高热值的燃气(如天然气)时,在单预热的情况下,可以将烟气出口温度降低到200℃C以下,而当燃用低热值燃气(如高炉煤气)时,无论怎样增加蓄热室高度,缩短换向时间,都不可能将排烟温度降低到200℃以下,应当采用双预热方式,主要决定因素为气体的水当量比； (3)随着填充球直径的增大,烟气出口温度升高,空气出口温度降低,蓄热室的换热效率降低；随着蓄热室高度的增加,烟气出口温度降低,空气出口温度升高,蓄热室的换热效率升高；随着气体流速的增大,烟气出口温度升高,空气出口温度降低,蓄热室的换热效率降低；随着换向时间的延长,烟气出口温度升高,空气出口温度和蓄热室的换热效率都是先升高后降低,即对于一个结构和流量已经确定的蓄热室,存在一个最佳换向时间； (4)填充球直径的减小、蓄热室高度的增加和气体流速的增大都会导致球床阻力损失增大,风机等动力设备的能耗增大,所以在进行蓄热室设计时应该综合考虑各种因素的影响。 最后,采用约束设计法,在给定蓄热室允许阻力压降的条件下,以获得最佳换热效果为目标,对填充球蓄热室的优化设计进行了初步研究,开发了一套填充球蓄热室优化设计软件,以求得最佳结构参数和操作参数。经过工程实例的验证,使用该软件所设计的填充球蓄热室,在满足工程技术指标的要求下,具有更高的换热效率,为设计人员提供合理的结构设计依据,减少不必要的人为误差,节省大量的计算时间。 本文所做的工作可以对填充球蓄热室的实际应用提供理论指导,研究成果可作为工程设计的依据。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK124
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李朝祥,陆钟武,蔡九菊;填充床内传热问题的数学统计分析法[J];东北大学学报;1998年05期

2 李朝祥,陆钟武,蔡九菊,刘威;蓄热式热交换器热工行为的研究[J];钢铁;2000年01期

3 温良英,张正荣,刘成全,雍海泉,潘爵芬,罗建明;蓄热式燃烧器蓄热室传输特性试验研究[J];钢铁;2002年07期

4 李朝祥;填充床蓄热式热交换器的阻力特性实验研究[J];钢铁;2003年10期

5 吴光亮,李士琦,朱荣,郭汉杰,刘润藻,杨湘;自蓄热式烧嘴的试验研究[J];钢铁;2004年02期

6 蔡九菊,饶荣水,于庆波,于娟,武翰;填充球蓄热室阻力特性的实验研究[J];钢铁;1998年06期

7 王皆腾,祁海鹰,李宇红,由长福,徐旭常;蜂巢蓄热体换热性能的实验研究[J];工程热物理学报;2003年05期

8 蒋绍坚,曹小玲,艾元方,彭好义,杨卫宏;高风温无焰燃烧锅炉原理探讨[J];工业锅炉;2001年04期

9 代朝红,温治,朱宏祥,徐海,李洪利,刘洪,郑克明;高温空气燃烧技术的研究现状及发展趋势(上)[J];工业加热;2002年03期

10 吴光亮,朱荣,李士琦,郭汉杰,杨湘,王振宙;高温低氧空气燃烧(HTAC)技术在我国冶金炉窑中的应用[J];工业加热;2002年04期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨红霞;戴天兴;崔保龙;吴小强;;陶粒湿屋面传热过程的有限元解法[J];四川建筑科学研究;2010年04期

2 孟凡双;金国一;;热风炉富氧燃烧特性与操作措施研究[J];鞍钢技术;2011年03期

3 叶云;刘峰;栗冀;洪林;张春宇;李向楠;;蓄热烧嘴内气体流动速度偏心数值研究[J];辽宁科技大学学报;2011年01期

4 赵炜航;李丽丽;杨金鼎;金利伟;王德俊;金志昂;党伟龙;张星;郑文;;混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2012年01期

5 饶文涛,杜军;蓄热燃烧技术研究现状分析[J];宝钢技术;2001年04期

6 饶文涛;顾德仁;何平显;;蓄热式加热炉用蓄热室性能检测技术开发[J];宝钢技术;2006年04期

7 刘赵淼;王秀丽;于海源;马重芳;隋允康;;国内高温空气燃烧技术发展现状和趋势[J];北京工业大学学报;2006年07期

8 徐琼辉;朱冬生;唐新宜;刘清明;孙荷静;;双燃料喷口间距与火焰长度关系[J];北京工业大学学报;2012年03期

9 孙京国;詹淑慧;;我国农村地区清洁燃料的应用研究[J];北京建筑工程学院学报;2008年04期

10 高德春,杨正玥;Fe_3Al基合金在模拟汽车尾气气氛中的腐蚀行为[J];北京科技大学学报;2001年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孟凡双;金国一;;热风炉富氧燃烧特性与操作策略研究[A];2011年全国炼铁低碳技术研讨会会议论文集[C];2011年

2 马保国;王耀城;穆松;袁龙;;稻壳燃烧特性对多孔材料烧成工艺的影响[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

3 周惠敏;张浩;苍大强;白皓;王远成;方肇洪;张海涛;刘新华;王苗;程相利;赵立华;;蓄热体纳微米高辐射覆层对热风炉传热过程影响的数值模拟[A];2009年山东省炼铁学术交流会论文集[C];2009年

4 郑坤灿;温治;陈远飞;周钢;张欣;;蓄热式步进加热炉炉内流动特性的数值模拟[A];十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C];2009年

5 周惠敏;张浩;苍大强;白皓;王远成;方肇洪;张海涛;刘新华;王苗;程相利;赵丽华;;高辐射覆层对高炉热风炉蓄热体传热过程影响的数值模拟[A];《中国的绿色的发展道路——节能、减排、循环经济》专家论坛论文集[C];2009年

6 徐烈山;;高温空气燃烧技术在大型钢铁联合企业的合理采用[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集（2）[C];2003年

7 温良英;张正荣;陈登福;董凌燕;;高效蓄热室的传热数值模拟[A];2004全国能源与热工学术年会论文集（2）[C];2004年

8 李洪宇;饶文涛;王华;;一种研究蓄热室的新方法[A];2004全国能源与热工学术年会论文集（2）[C];2004年

9 邹琳江;裘欣;邹得球;;钢包烘烤器的数值模拟[A];第八届全国冶金工艺理论学术会议论文专辑[C];2005年

10 徐大勇;张晓光;贾丽娣;徐烈山;;加热炉大型化后能力偏低问题浅析[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年

2 左远志;熔融盐高温斜温层混合蓄热的热过程特性[D];华南理工大学;2010年

3 郑立刚;煤粉射流的高温空气燃烧特性与燃煤锅炉低NO_x燃烧优化研究[D];浙江大学;2009年

4 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年

5 王玉琴;焦炉气自热转化炉内流动和反应过程研究[D];华东理工大学;2011年

6 王连勇;煤高温空气无焦油气化实验研究[D];东北大学;2009年

7 王春华;炭素煅烧回转窑热工过程及优化结构的研究[D];东北大学;2009年

8 谢国威;蓄热式连续加热炉内气体流动及热工制度的研究[D];东北大学;2009年

9 张喜来;蓄热式低温余热回收及其在工业窑炉上的应用[D];华中科技大学;2012年

10 马孝琴;生物质（秸秆）成型燃料燃烧动力学特性及液压秸秆成型机改进设计研究[D];河南农业大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐丽娟;深部巷道围岩的导热性试验与温度场分布的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 李博;乳化重油稳定性及燃烧特性的实验研究[D];昆明理工大学;2010年

3 王庆河;脉冲燃烧蓄热式加热炉自动控制[D];山东大学;2010年

4 付海丹;梭式窑富氧预混燃烧火焰特性及窑内换热特性研究[D];景德镇陶瓷学院;2011年

5 陈兵;二甲醚发动机燃烧过程数值模拟研究[D];西华大学;2011年

6 王倩;燃煤锅炉炉膛内部的（火用）分布特性研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 张佳男;顺序分级柔和燃烧器的实验和数值研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2011年

8 尹涛;蓄热式钢包烘烤器的设计及应用研究[D];江西理工大学;2011年

9 陈香春;氧化床气流通道热态阻力特性数值研究[D];山东理工大学;2011年

10 牟宝杰;蜂窝陶瓷蓄热体阻力特性和传热特性实验研究[D];山东理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘泉兴;;鞍钢热风炉最佳风温选择的探讨[J];鞍钢技术;1989年04期

2 李朝祥,陆钟武,蔡九菊;填充床内传热问题的数学统计分析法[J];东北大学学报;1998年05期

3 王雷 ,池涌,李润东,闫大海,严建华,岑可法;垃圾焚烧灰渣熔融处理技术进展[J];电站系统工程;2002年05期

4 马晓茜,张凌;HTAC的关键技术及其高效低污染特性分析[J];钢铁;1999年10期

5 吴光亮,李士琦,朱荣,郭汉杰,刘润藻,杨湘;自蓄热式烧嘴的试验研究[J];钢铁;2004年02期

6 蔡九菊,饶荣水,于庆波,于娟,武翰;填充球蓄热室阻力特性的实验研究[J];钢铁;1998年06期

7 任泽霈,王斯永,陈启新;迴转蓄热式换热器的动态传热分析[J];工程热物理学报;1984年03期

8 任泽霈,王斯永;迴转蓄热式换热器的传热特性[J];工程热物理学报;1985年04期

9 李伟,祁海鹰,由长福,徐旭常;蜂巢蓄热体传热性能的数值研究[J];工程热物理学报;2001年05期

10 王皆腾,祁海鹰,李宇红,由长福,徐旭常;蜂巢蓄热体换热性能的实验研究[J];工程热物理学报;2003年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李洪宇,饶文涛,王华,王胜林,祁先进;一种蓄热室性能的诊断方法[J];工业加热;2005年02期

2 曲祖源;李利;王玉成;;蓄热室内气流分布规律研究—十字式格子体排列[J];武汉工业大学学报;1989年04期

3 曲祖源;李利;王玉成;;编篮式格子体排列蓄热室内气流分布规律研究[J];武汉工业大学学报;1990年02期

4 马翠琴;;各种玻璃窑蓄热室用砖的耐碱性比较[J];建材工业信息;1991年12期

5 曲祖源,王玉成,李利;蓄热室底部设置“档墙”研究[J];武汉工业大学学报;1993年02期

6 顾申良,王传辉;蓄热室结构的选择与改进[J];洛阳工业高等专科学校学报;1994年03期

7 王玉成,曲祖源;立体图在池窑蓄热室流场改善研究中的应用[J];武汉工业大学学报;1997年01期

8 胡昌盛，孙波，付东良，王介坤;提高玻璃池窑蓄热室热效率的计算机模拟[J];山东建材;1994年04期

9 王玉成,曾一民,曲祖源;喇叭型烟道入口影响蓄热室内气流分布的研究[J];武汉工业大学学报;1997年02期

10 饶文涛;顾德仁;何平显;;蓄热式加热炉用蓄热室性能检测技术开发[J];宝钢技术;2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李洪宇;饶文涛;王华;;一种研究蓄热室的新方法[A];2004全国能源与热工学术年会论文集（2）[C];2004年

2 宋鸿伟;江关奇;;蓄热室筒形砖堵塞后的解决办法及防堵对策[A];全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2006年

3 万晓平;;蓄热室格子体堵塞的原因和处理方法[A];2013年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2013年

4 张占彪;卢金贵;王明军;;蓄热室格子体堵塞事故处理实例[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文集汇编[C];2005年

5 王广峰;;蓄热室碹及墙体的非碱性材料选择[A];2011年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2011年

6 谭继民;;蓄热室十字砖的优异性能和装配方案[A];2009年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2009年

7 刘俊杰;马志斌;李达宏;;10#屏炉3#蓄热室热修的工艺对策[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年

8 Gotz Heilemann;Bernhard Schmalenbach;Thomas Weichert;Stefan Postrach;Andreas Lynker;Gerald Gelbmann;王广峰;;钠钙玻璃窑炉蓄热室在氧化及还原气氛下的格子体配置方案[A];2008年全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文汇编[C];2008年

9 孙承绪;;蓄热室效能剖析[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年

10 王玲娜;郑德胜;陈开献;芦焕苗;王建武;;玻璃窑蓄热室用格子砖的研制及应用[A];全国玻璃窑炉技术研讨交流会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 王文静;[N];中国冶金报;2007年

2 郑州东方企业集团有限公司 魏国钊 邵红州;[N];中国建材报;2008年

3 曹海潮 刘娟;[N];中国建材报;2007年

4 叶惠华 汤彬;[N];世界金属导报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 蔡建祥;混合蓄热室的三维数值模拟[D];浙江大学;2002年

2 窦伟;填充球蓄热室热工特性分析及优化设计[D];东北大学;2012年

3 李亚冰;锌精馏炉用蓄热室内热工过程数值计算及优化[D];东北大学;2011年

4 李洪宇;蓄热室热工特性及优化设计研究[D];昆明理工大学;2005年

5 王仕博;复合相变蓄热材料充填蓄热室热过程数值模拟[D];昆明理工大学;2006年

6 张勇;基于数据库的玻璃熔窑蓄热室技术经济评价的研究[D];浙江大学;2003年

7 孙骁龙;蜂窝陶瓷蓄热室的传热过程研究[D];华中科技大学;2012年

8 刘忠选;显像管玻璃熔窑蓄热室用熔铸AZS格子体损毁机理的研究[D];西安建筑科技大学;2003年

9 于宏超;热风炉热工过程模拟及特性分析[D];东北大学;2011年

  本文关键词：蓄热室热工特性及优化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：228508