Omega型烟气流程的燃油锅炉内燃烧与传热研究

发布时间：2017-09-21 13:46

  本文关键词：Omega型烟气流程的燃油锅炉内燃烧与传热研究

  更多相关文章： 燃油锅炉 喷雾燃烧 烟气传热 数值模拟

【摘要】：燃油锅炉具有高效清洁、易于控制等优点,在当今社会生产和人们的日常生活中得到越来越广泛的使用。科研工作人员在关注其整体效率的同时,也在逐步深入探究其内部的燃烧、流动等过程。采用数值模拟的方法,可以用较低的成本来获取炉膛中的烟气流动、温度分布等信息,帮助人们更加全面地认识燃油锅炉,这对炉膛结构的设计以及锅炉的运行有重要的指导意义。本文以一个具有Omega型烟气流程的小型燃油锅炉为原型,采用FLUENT对其内部的喷雾燃烧和流动换热进行数值模拟研究。采用标准k-ε模型模拟湍流流动,针对喷雾燃烧,选用离散相模型描述液滴与气相作用,选取非预混燃烧模型模拟燃烧,对炉膛和烟气通道建立P-1辐射模型。对炉膛中燃烧模拟发现,炉膛中的烟气流动极其复杂,由于炉膛出口在侧面,且长而窄,大部分烟气并不能直接流出,加强了烟气在炉膛中的扰动。炉膛中有些角落不能被烟气冲刷到,可能会有灰颗粒积聚。炉膛顶部烟气趋于流向出口,在炉膛出口附近形成一个多股气流的交汇。炉膛底部平均温度较高,且同一高度截面上,温差较小,温度自中间往两边逐渐降低,高温位置向炉膛出口方向偏移。炉膛出口速度大小在高度上分布比较均匀,出口上部温度低,下部温度高,出口上部附近的烟气交汇对出口的温度和速度都产生了影响。对改变燃烧负荷的工况模拟发现,随着进气和给油量的同时增多,炉膛中的平均温度水平有一定的提升,最高温度也在提高,但负荷过大时,炉膛中的高温区域会下移,造成温度场分布与炉膛尺寸不匹配的状况。降低炉膛给油量时应相应降低进气量,过量空气系数太大会使炉膛温度大幅下降,不利于燃烧的进行。对烟气通道中的流动和传热模拟发现,高温烟气在流动过程中,不断放热,速度降低。烟气在该形状的通道中流动时对靠近烟气主流区域的壁面的冲刷,能够减薄边界层,从而加强换热效果。烟气几乎冲刷不到相邻换热管之间的区域,该位置换热较差。
【关键词】：燃油锅炉 喷雾燃烧 烟气传热 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK229.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题的背景及研究意义9-11
• 1.2 课题的研究现状11-17
• 1.2.1 燃烧模型的发展和应用11-14
• 1.2.2 燃烧数值研究现状14-16
• 1.2.3 烟气传热数值研究现状16-17
• 1.3 本文主要的研究内容17-19
• 2 物理模型与数学模型19-31
• 2.1 物理模型19-21
• 2.1.1 燃油锅炉的简要描述19-21
• 2.1.2 简化和假设21
• 2.2 基本数学模型21-25
• 2.2.1 控制方程21-22
• 2.2.2 湍流模型22-24
• 2.2.3 颗粒相模型24-25
• 2.3 燃烧数学模型25-28
• 2.3.1 非预混燃烧25-26
• 2.3.2 平衡混合分数与概率密度函数26-28
• 2.4 传热数学模型28-30
• 2.4.1 传热模型28-29
• 2.4.2 辐射模型29-30
• 2.5 本章小节30-31
• 3 锅炉燃烧的数值模拟31-53
• 3.1 锅炉的相关参数31-32
• 3.2 边界条件及其他设置32-33
• 3.2.1 边界条件32
• 3.2.2 喷嘴设定32-33
• 3.3 计算区域的离散与求解33-38
• 3.3.1 结构化网格33-34
• 3.3.2 网格划分34-35
• 3.3.3 离散格式和算法35-36
• 3.3.4 网格无关性验证36-38
• 3.4 数值模拟结果分析38-51
• 3.4.1 烟气流动特点38-44
• 3.4.2 炉膛温度分布44-50
• 3.4.3 组分分布50-51
• 3.5 本章小结51-53
• 4 燃油锅炉变燃烧负荷分析53-65
• 4.1 增大燃烧负荷53-58
• 4.1.1 炉膛温度分析53-56
• 4.1.2 炉膛出口温度和速度56-58
• 4.2 减小燃烧负荷58-64
• 4.2.1 炉膛温度分析58-62
• 4.2.2 炉膛出口温度和速度62-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 Omega型烟气流动与传热的数值模拟65-76
• 5.1 物理模型及网格65
• 5.2 物性参数和边界条件65-69
• 5.2.1 烟气的物性参数65-68
• 5.2.2 边界条件68-69
• 5.3 模拟结果分析69-74
• 5.3.1 烟气通道中的流动与传热特点69-72
• 5.3.2 不同工况下烟气流动模拟72-74
• 5.4 本章小节74-76
• 结论76-77
• 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 米翠丽;阎维平;李皓宇;;富氧燃烧方式下烟气对受热面传热特性影响的数值研究[J];电站系统工程;2009年04期

2 马哲树,涂淑平,姚寿广;文丘利型油燃烧器出口气液两相流动与燃烧的数值模拟[J];华东船舶工业学院学报(自然科学版);2001年01期

3 盛晓文,冯庆祥;燃油燃气锅炉的应用及前景展望[J];哈尔滨建筑大学学报;2000年01期

4 赵慧;王博;邓书辉;;燃油燃气锅炉环境效益分析[J];黑龙江八一农垦大学学报;2009年02期

5 苏丽清,李美芬,蔡新强;燃煤工业链条炉运行中常见问题分析[J];煤质技术;2004年02期

6 范世涛;赵峥;周键聪;;专题一 世界能源格局:四大趋势[J];经济研究参考;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 邹欢;锅炉尾部烟道烟气三维流场的数值模拟及均流装置的研究[D];山东大学;2013年

，

本文编号：894872