浸没燃烧装置结构与稳定性优化的数值模拟

发布时间：2022-10-20 16:58

　　随着世界能源的逐渐枯竭、环境恶化的逐渐加剧、人类对能源的依赖与需求的进一步增大,提高能源的利用效率、减少燃烧排放的要求越来越高。考虑到燃烧依然是人类获取能源的主要方式,就需要从开发高效的燃烧技术与设备、合理组织燃烧过程、加大清洁高效能源在能源消耗中所占比例等方面解决问题。浸没燃烧技术作为一种气液两相直接接触换热新型加热技术,具有热效率高、排放低的优点被广泛应用。本课题在研究过程中针对其燃烧室背压不稳定、换热面积小等方面进行了多种工况下的数值模拟,对浸没管结构优化开展了相关冷态实验。并对可用于浸没燃烧的一种高速稳压燃烧器进行了数值模拟。具体内容如下:（1）对浸没燃烧过程中导致燃烧不稳定的原因进行了理论分析,并提出两种解决办法:（1）对浸没管进行结构优化以降低燃烧室背压波动幅度;（2）将一种燃烧器出口压力在设计范围内波动但燃烧室内燃烧状态保持不变的高速稳压燃烧器应用于浸没燃烧装置中。（2）对多种工况下浸没燃烧过程中的两相流动状态进行了冷态数值模拟与实验研究,得出以下结论:（1）浸没燃烧加热设备的浸没管入口压力（燃烧器背压）是不停波动的,其波动范围随着空气进入量的变化和浸没管浸没深度的变化而... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 能源背景
    1.2 天然气发展现状
    1.3 浸没燃烧技术概述
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国外研究
        1.4.2 国内研究
    1.5 浸没燃烧技术的应用
        1.5.1 浸没燃烧式LNG汽化器
        1.5.2 油田采出水处理
        1.5.3 城市污水处理
    1.6 论文主要工作与结构
第二章 浸没燃烧稳定性分析
    2.1 浸没燃烧的压力计算
    2.2 背压对空燃比的影响
    2.3 压力对化学反应速度的影响
    2.4 气液两相传热传质过程
    2.5 本章小结
第三章 浸没管结构优化与数值模拟
    3.1 几何模型
    3.2 主要数值模拟计算模型
        3.2.1 多相流模型
        3.2.2 湍流模型
    3.3 数学模型和边界条件
    3.4 网格划分及数值方法
    3.5 云图分析
    3.6 结果与分析
    3.7 本章小结
第4章 浸没燃烧压力波动特性的冷态实验
    4.1 实验系统流程
    4.2 实验主要仪器与设备
        4.2.1 浸没管与罐体
        4.2.2 空气压缩机
        4.2.3 储气罐
        4.2.4 气体涡街流量计
        4.2.5 压力变送器
        4.2.6 安捷伦数据采集仪
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 启动瞬间高背压分析
        4.3.2 浸没管入口压力波动幅度分析
    4.4 实验误差分析
    4.5 本章小结
第五章 一种高速稳压燃烧器的数值模拟分析
    5.1 拉瓦尔喷嘴的基本原理
    5.2 几何模型与网格划分
    5.3 主要数值模拟计算模型
        5.3.1 湍流模型
        5.3.2 组分输运及反应流模型
    5.4 计算结果与分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]2019进展报告 新能源气象 2019年4月/9卷2期[J]. 姜海如,陈正洪.  气象科技进展. 2019(02)
[2]《中国能源发展报告2018》[J].   中国电业. 2018(10)
[3]天然气液化技术及其应用[J]. 施皓钰.  化工管理. 2018(08)
[4]LNG换热器强化传热技术研究进展[J]. 严万波,高学农,黄晓烁,徐文东,陈仲.  高校化学工程学报. 2017(02)
[5]气管道的流量特性研究[J]. 徐文灿,张士宏.  液压与气动. 2013(05)
[6]燃气燃烧器安全控制技术探讨[J]. 童敏.  中国石油和化工标准与质量. 2012(01)
[7]浸没燃烧及其应用[J]. 姜宏,王怀彬,姜忠.  节能与环保. 2008(10)
[8]高效低排放气液直接混合相变换热供热装置[J]. 苏俊林,王震坤,矫振伟.  吉林大学学报(工学版). 2008(02)
[9]浸没燃烧蒸发过程单个气泡传热传质模型[J]. 聂永丰,岳东北,许玉东,刘建国,金宜英.  清华大学学报(自然科学版). 2005(09)
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博士论文
[1]增压浸没燃烧汽化装置研制及其基本特性研究[D]. 宫小龙.北京工业大学 2012

硕士论文
[1]高速燃烧器的数值模拟与应用研究[D]. 郝安佳.重庆大学 2009
[2]高速气体燃烧器的数值模拟[D]. 栾茜茜.天津大学 2007



本文编号：3694942