增压锅炉炉膛流动和传热特性的数值模拟

发布时间：2021-09-07 01:54

　　增压锅炉是利用涡轮增压机组供风,燃料在炉膛增压的条件下进行燃烧,增压锅炉具有炉膛容积热负荷高、体积小等许多优点。对于非增压锅炉,炉膛内换热以辐射换热为主,对流换热量小,热力计算时一般忽略不计。但对于增压锅炉,炉膛具有相对较高的压力、较小的炉膛容积和较大的喷油量,使烟气流动速度相对较高,烟气与管壁间产生的对流换热成为炉膛总换热量不可忽略的一部分。增压锅炉热力计算是参照非增压锅炉标准进行的,这些标准对增压锅炉和炉膛对流换热计算方法并不适用,因而在进行热力特性研究时产生一定的偏差。本课题采用数值模拟的方式进行增压锅炉炉膛传热特性研究。结合103t/h增压锅炉炉膛的实际尺寸,基于FLUENT软件平台,采用RNG k-ε湍流模型,数值模拟气体与炉膛受热面间的对流换热,获得炉膛内高温烟气速度和温度场分布。同时基于数值模拟炉膛风温度变化确定炉膛受热面的对流换热特性。计算结果表明:当每侧三支燃烧器对冲布置时,燃烧器之间的气体流动发生相互干扰,加剧了沿炉膛径向和轴向速度场和温度场的非均匀分布,燃烧器的出口区域气流回流有助于将高温气体引回到燃烧器的入口,改善着火和燃烧。分析了在三个不同压力（0.1,0.1... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

舰用增压锅炉的主要结构布置

先进行燃烧，后进行换热，二者并非同时发生；② 炉过程相互不影响。该注意到，在增压锅炉炉膛，随着烟气沿轴向方向流动的炉膛出口方向流动，因此沿轴向方向气体流量逐渐减小，化。这就意味着沿炉膛方向，气体速度是在不断变化的，的对流换热也改变。对于流量逐渐变化的流动过程，目前算模型，所以本文暂时不考虑流量变化对换热的影响。取和网格划分形状近似为一个椭圆柱形，长度方向上的尺寸约为 2745mmm、1800mm，炉膛出口的对流蒸发管束为 37 排管组组为 6.5MPa，蒸汽产量约为 103t/h。模型的计算尺寸与实际锅炉尺寸一致，为了简化计算，炉算第一排，后边的管束简化为多孔介质。如下图 3.1，为格。

器入口设置烟气温度和流量，烟气速度由燃烧器流通面积计算确定。3.4.1 炉膛气体压力 0.25 MPa 的速度和温度分布图3-2表示炉膛气体压力为P=0.25 MPa、在燃烧器100%负荷时（单个燃烧器质量流量约为6.67 kg/s）时不同瞬时沿轴向方向的气体温度变化。由图可见，随着时间变化，炉膛内各点气体温度是不同的，表明炉膛内气体温度是脉动的。在燃烧器出口位置，气体温度高，随着气体流动方向，由于气体与壁面间的换热作用，沿两燃烧器轴心方向，气体温度逐渐下降，并且相对其他区域，气体温度最高。比较图3-2与图3-3，可以看到，沿燃烧器轴向方向，上排单个燃烧器和下部两个燃烧器的气体温度是不同的，表明燃烧器布置对炉膛气体温度分布有一定的影响。t=0.4s t=0.5s t=0.6s t=0.7s图 3-2 上部燃烧器处沿轴向截面的气体温度变化图3-4表示炉膛气体压力为P=0.25 MPa、在燃烧器100%负荷时（单个燃烧器质量流量约为6.67 kg/s）时不同瞬时沿轴向方向的气体速度变化。由图可见，随着时间的变化


本文编号：3388618