燃气预混燃烧高速喷吹炉的设计及模拟

发布时间：2017-09-21 00:41

  本文关键词：燃气预混燃烧高速喷吹炉的设计及模拟

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【摘要】：本文设计了一种燃气预混燃烧高速喷吹炉。高速喷吹炉主要由燃料系统、送风系统、燃烧系统、数据采集系统和后处理系统构成,燃烧室采用空气夹层方式保温,重点设计了全预混式高速多孔燃烧器。先以天然气为燃料设计高速喷吹炉,借助数值模拟及工业实验对设计的喷吹炉进行研究,优化喷吹炉设计。并借助天然气喷吹炉的设计优化结果来指导煤气喷吹炉的设计,再进行煤气喷吹炉的数值模拟来验证设计是否可靠。首先,用Fluent软件对初步设计的高速天然气喷吹炉进行数值模拟,详细分析以天然气为燃料的高速喷吹炉中燃气与空气的混合过程,比较不同多孔燃烧器材料、不同初始温度和不同负荷下喷吹炉燃烧室内的燃烧状况,得到燃烧室相关参数与初始温度及负荷之间的关系方程。将初步设计的天然气喷吹炉按真实比例加工并对其进行工业燃烧实验,检验天然气喷吹炉设计中存在的问题,并将实验结果与数值模拟的结果相比较,验证数值模拟中模型、参数的选择是否准确。其次,根据天然气喷吹炉工业试验和数值模拟中得到的相关结论,优化设计方案及模拟参数,并指导设计高速煤气喷吹炉。最后,借助Fluent对设计完成的高速煤气喷吹炉进行数值模拟,分析以煤气为燃料的高速喷吹炉中燃气与空气的混合过程,以及燃烧室内的燃烧状况,得到燃烧室相关参数与初始温度及负荷之间的关系方程,将结果与天然气喷吹炉进行比较。
【关键词】：天然气 煤气 高速喷吹炉 Fluent 燃烧模拟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK175
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8-12
• 1.1.1 国内能源利用现状8-10
• 1.1.2 燃烧器简介10-12
• 1.2 低热值煤气燃烧过程的研究现状12-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 天然气喷吹炉的数值模拟及实验研究16-49
• 2.1 引言16
• 2.2 物理数学模型及网格划分16-22
• 2.2.1 物理模型16-17
• 2.2.2 数学模型17-20
• 2.2.3 网格划分及网格无关性验证20-22
• 2.3 天然气喷吹炉数值模拟22-44
• 2.3.1 喷吹炉整体结构分析22-26
• 2.3.2 燃烧器不同固体材料分析26-34
• 2.3.3 不同初始温度模拟计算34-40
• 2.3.4 不同负荷模拟计算40-44
• 2.4 天然气喷吹炉实验44-47
• 2.5 本章小结47-49
• 第3章 高速煤气喷吹炉设计49-62
• 3.1 引言49-50
• 3.2 燃料系统的设计50-52
• 3.2.1 燃料量的计算50-51
• 3.2.2 燃料阻力特性分析51-52
• 3.3 送风系统的设计52
• 3.3.1 空气耗量的计算52
• 3.3.2 空气阻力特性分析52
• 3.4 燃烧系统的设计52-60
• 3.4.1 高速煤气燃烧器的设计53-55
• 3.4.2 燃烧室的设计55-57
• 3.4.3 烟气量计算57-58
• 3.4.4 煤气燃烧产物温度计算58-60
• 3.4.5 煤气燃烧效率计算60
• 3.5 数据测量系统60
• 3.6 本章小结60-62
• 第4章 高速煤气喷吹炉数值模拟62-73
• 4.1 物理模型及网格无关性验证62-65
• 4.1.1 物理模型62
• 4.1.2 网格划分及无关性验证62-65
• 4.2 煤气喷吹炉数值模拟分析65-67
• 4.3 天然气与煤气喷吹炉比较67-68
• 4.4 煤气喷吹炉数值模拟结论68-72
• 4.4.1 不同初始温度模拟计算69-70
• 4.4.2 不同负荷模拟计算70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表论文及其它成果77-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：891379