高碱金属飞灰沉积特性的动网格数值模拟

发布时间：2021-11-25 20:55

　　换热器换热表面的积灰问题广泛存在,不仅极大地削弱了换热器的换热效率,同时还威胁着换热器的安全运行。特别是在使用碱金属含量较高的化石燃料或固液态废弃物时,燃烧产生的高碱金属飞灰粒子将随烟气一起进入换热器的换热区域,导致换热表面的积灰问题更加严重,这是因为碱金属成分会显著地降低飞灰粒子的熔点,增大飞灰粒子的黏附概率。本文以废液焚烧产生的高碱金属飞灰粒子为研究对象,采用动网格分析方法对飞灰粒子横掠多排换热管束时的输运、碰撞、黏附以及沉积分布等动态沉积特性进行研究,主要工作内容以及结论如下:根据飞灰在高温条件与低温条件下的差异化沉积机理,将适用于求解高温沉积的熔融组分模型与适用于求解中低温沉积的临界速度模型结合,建立沉积耦合模型。同时考虑冲蚀作用对飞灰粒子沉积的影响,加入切向滑移模型和剪切剥离模型对沉积模型进行补充。考虑换热表面积灰生长对烟气运动以及飞灰粒子沉积特性的影响,采用动网格方法预测管束表面沉积特性随时间的变化情况,根据沉积耦合模型的计算结果对积灰层边界进行更新。并将本文建立的沉积耦合模型与试验数据进行对比验证模型的准确性。研究了飞灰粒径、入口烟气速度、入口烟气温度、纵向管间距、横向管... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 飞灰沉积机理
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 临界黏度模型
        1.3.2 熔融组分模型
        1.3.3 临界速度模型
    1.4 本文主要研究内容
2 模型建立与分析
    2.1 物理模型
    2.2 数学模型
        2.2.1 连续相模型
        2.2.2 离散相模型
        2.2.3 传热模型
        2.2.4 沉积-脱落模型
    2.3 动网格模型
        2.3.1 动网格模型简介
        2.3.2 动网格方法
    2.4 本章小结
3 模型实现与验证
    3.1 基本假设
    3.2 网格划分及验证
    3.3 边界条件的确定
    3.4 求解方法
    3.5 模型验证
        3.5.1 湍流模型验证
        3.5.2 沉积-脱落模型验证
    3.6 本章小结
4 飞灰特性对沉积特性的影响
    4.1 飞灰粒径对沉积特性的影响
        4.1.1 飞灰粒径对碰撞概率的影响
        4.1.2 飞灰粒径对黏附概率的影响
        4.1.3 飞灰粒径对沉积分布的影响
    4.2 入口速度对沉积特性的影响
        4.2.1 入口速度对碰撞概率的影响
        4.2.2 入口速度对沉积分布的影响
        4.2.3 入口速度对换热及阻力特性的影响
    4.3 烟气温度对沉积特性的影响
        4.3.1 烟气温度对碰撞概率的影响
        4.3.2 烟气温度对沉积分布的影响
        4.3.3 烟气温度对换热及阻力特性的影响
    4.4 本章小结
5 换热管排布置对沉积特性的影响
    5.1 纵向管间距对沉积特性的影响
        5.1.1 纵向管间距对碰撞概率的影响
        5.1.2 纵向管间距对沉积分布的影响
        5.1.3 纵向管间距对换热及阻力特性的影响
    5.2 横向管间距对沉积特性的影响
        5.2.1 横向管间距对碰撞概率的影响
        5.2.2 横向管间距对沉积分布的影响
        5.2.3 横线管间距对换热及阻力特性的影响
    5.3 换热管选型对沉积特性的影响
        5.3.1 换热管选型对碰撞概率的影响
        5.3.2 换热管选型对沉积分布的影响
        5.3.3 换热管选型对换热及阻力特性的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国能源资源现状与发展趋势[J]. 方圆,张万益,曹佳文,朱龙伟.  矿产保护与利用. 2018(04)
[2]圆管束与椭圆管束换热、磨损及积灰特性的数值研究[J]. 叶侠丰,丁红蕾,潘卫国,潘孝庆,潘衍行,王亦农.  中国电机工程学报. 2018(11)
[3]不同成灰温度下准东煤灰沉积特性实验研究[J]. 王辉,魏星,秦雪箭,王林,张帅,吴少华.  哈尔滨工业大学学报. 2018(01)
[4]生物质锅炉积灰特性与露点腐蚀[J]. 马海东,王云刚,赵钦新,陈衡,梁志远,金鑫.  化工学报. 2016(12)
[5]一种新型受热面飞灰颗粒的沉积特性[J]. 李金波,王沛丽,程林.  化工学报. 2016(09)
[6]含微小颗粒气流横掠圆管束表面的沉积特性[J]. 唐婵,张靖周.  中南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[7]飞灰颗粒与平板表面撞击过程的实验研究[J]. 韩健,东明,李素芬,谢俊.  化工学报. 2013(09)
[8]废液焚烧余热锅炉内气固两相流动与飞灰沉积的数值模拟[J]. 穆林,赵亮,尹洪超.  中国电机工程学报. 2012(29)
[9]电站锅炉受热面灰污沉积模型[J]. 潘亚娣,司风琪,徐治皋.  中国电机工程学报. 2010(08)

博士论文
[1]炼化废液热解与燃烧动力学及结渣形成过程研究[D]. 穆林.大连理工大学 2012
[2]垃圾焚烧过程受热面积灰烧结特性实验研究[D]. 许明磊.浙江大学 2007

硕士论文
[1]炼化废液焚烧飞灰粒子沉积与分布特征研究[D]. 英鹏.大连理工大学 2015
[2]高碱金属准东煤燃烧特性及灰渣行为的基础研究[D]. 陶玉洁.浙江大学 2015
[3]间接空冷系统热力性能分析及结构优化[D]. 贾思宁.华北电力大学 2013



本文编号：3518783