鼓式燃气换热系统的性能模拟及试验验证

发布时间：2021-06-07 02:49

　　燃气换热器在研发过程中需要进行大量的测试,并投入巨大的资源。为了节约成本,本文利用计算流体力学（CFD）的方法,在试验的基础上,针对一款包括鼓式燃气换热器（DGH）的换热系统建立数学模型。采用Eddy-Dissipation化学反应模型分析燃烧过程;采用k-ω模型分析流体湍流流动;采用Discrete Ordinates （DO）辐射换热模型分析辐射换热。最后以此为基础针对现有设备进行分析。结果表明:所建立的CFD模型可以很好地分析设备的运行,为产品设计和优化提供理论指导。 

【文章来源】：制冷与空调. 2020,20(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

烟气CO2质量分数

笔者以一款广泛应用于北美的DGH换热系统为研究对象，该燃气换热系统可以作为空调、地暖和干燥设备的制热部件。图1所示为该产品的结构图，主要包括风机、引风机、屏式全预混燃烧器、鼓式燃烧腔、高温集气器、换热管、过滤板和外壳等部件。根据流体流通方式分为冷风侧和燃气侧:在冷风侧，空气进入机组后，通过过滤板过滤掉空气中的杂质，经由风机进入换热器外侧，被鼓式燃烧腔、高温集气器和换热管加热后，从底部经由风管流出，进入应用端;在燃气侧，燃料和燃烧空气由引风机吸入，在引风机内充分混合，经屏式全预混燃烧器的燃烧屏外表面被电热点火器点燃后在鼓式燃烧腔内充分燃烧，高温烟气通过高温集气器后进入换热管，最后从烟囱排出。该燃烧方式燃烧充分，产生的污染物较少，可以直接排入大气。烟气与冷空气通过鼓式燃烧腔、高温集气器和换热管发生热交换，并无质量混合。试验在一个流量可调的燃气试验台上进行。冷风侧和燃气侧进出口分别与以泡沫绝热材料制作的风管连接，使得进出口温度场均匀稳定，同时减少热量损失。测量换热管壁温的J型热电偶(如图2所示)焊接在换热管上(T1～T5分别代表5根换热管，TC1～TC5分别表示每根换热管上的5个热电偶测点)。每个测点测试25次，每次测试30 s，最终结果取平均值。测量烟气排放温度的K型热电偶以“田”字平均排布在烟气出口平面，结果取平均值。所有热电偶都经过标定，测量精度为±1℃。此外，利用碳氧分析仪测量排放烟气中的CO2浓度。气体组分探针安放在烟气出口，以获取完全燃烧后的CO2含量。

热效率EffySS(%)根据ANSI/ASHRAE Standard 103-2007 Method of Testing for Annual Fuel Utilization Efficiency of Residential Central Furnaces and Boilers[1]计算而得，其计算公式为其中:


本文编号：3215692