烟气蒸发器传热特性与通流结构优化研究
发布时间：2021-10-22 21:00
在国家积极推动经济可持续发展过程中,烟气余热回收利用技术得到广泛推广,换热设备的换热性能和运行效率深受企业的关注。基于目前换热器所存在酸露点腐蚀和因烟气流场分布不均所引起的换热器换热不均等问题,本文对所提出的分离式相变换热器中的烟气蒸发器进行沸腾传热特性及其通流结构均流设计研究。根据工程实际情况与换热器结构特点,对烟气蒸发器模型进行合理简化。在采用Realize k-?湍流模型和混合多相流模型的基础上,添加基于De Schepper源项方程在压强控制下的相变模型,建立了换热管内流体沸腾传热过程数值计算模型。同时以相关文献研究的实验对象和参数为基础,利用上述数值计算模型进行模拟,通过模拟结果与实验数据对比,验证数值计算模型的可行性。在烟气蒸发器沸腾传热过程数值计算模型建立的基础上,分析了管内静压对流体沸腾传热过程影响规律;当考虑管内静压影响时,换热管内流体沸腾换热系数増大,且管壁加热温度、蒸发温度和管长的增加会强化沸腾换热。总结出关键参数对管内沸腾传热特性影响规律以及提出不同管长情况下沸腾传热过程温差修正系数。在烟气物性参数研究的基础上,结合工程实例,建立烟气通流结构计算模型。采用等效于...
【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
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模型网格结构图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文速度快，稳定性好。因此，在对计算模型进行网格划分时，需高度重视网分的相关参数的设定以及模型与划分方法的匹配情况。本章烟气通流结构的结构比较规则。由于烟道存在突变的截面，若直接算模型进行网格划分，模型中会存在质量较差的网格，导致计算过程不收敛此，需先对计算模型进行分割处理，使其每一部分都为较规则的结构体，将各部分统一成一个模块，在对其进行网格划分。结合第二章中各网格划式的特点，本章选用结构化网格对处理后的模型进行划分。ANSYS Mesh对于三维模型提供的网格划分方法有：自动网格划分（Automatic）、四面体划分（Tetrahendrons）、六面体主导网格法（Hex Dominant）、扫掠法（Sweep区法（MultiZone）以及膨胀法（Inflation）。根据各方法生成网格的特点以合计算模型的情况，选用 Sweep 方法完成对模型网格的划分。同时为保证结果的准确性，对网格进行独立性验证，确定数值计算所采用的网格数5264，模型网格结构如图 4-2 所示。
5.2.2 均流结构下的烟气流场分析图 5-3 是烟气入口流速为 10m/s ，通流结构面板仰角为 35o 时，导流板数量为 2 块、4 块、6 块情况下的烟道对称面（Z=0m截面）处速度分布云图和换热器入口处截面速度分布云图。从各烟道对称面（Z=0m 截面）处速度分布云图中可以发现，流体被导流板划分为多股分支流向换热器受热面方向流动，在通流结构内安装 6 块导流板的情况下，烟道内流体流场速度分布更均匀，且有效改善烟道壁面处附近的流速分布。从各换热器入口处截面速度分布云图中可以发现，随着导流板数目的增加，换热器入口处截面各区域流场分布均匀性得到很大提高，烟气流量分布更均匀，极大程度上削弱无导流板情况下烟气流量过于集中的现象，进而提高换热器换热性能。导流板数量(m)2 块导流板 x1=0.385,x2=-0.3854 块导流板 x1=0.69,x2=0.23,X3=-0.23,x4=-0.696 块导流板 x1=0.83,x2=0.49,X3=-0.165,x4=-0.165,x5=,-0.49,x6=-0.83
【参考文献】：
期刊论文
[1]电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用[J]. 王迅,李宇曦,李想,高建强,冯玉珠,刘文师. 燃烧科学与技术. 2018(01)
[2]重大工程引擎“十三五”纲要[J]. 武文卿. 中国招标. 2016(36)
[3]推动我国能源消费革命的途径分析[J]. 李振宇,黄格省,黄晟. 化工进展. 2016(01)
[4]流场速度分布均匀性评价指标比较与应用研究[J]. 李坦,靳世平,黄素逸,刘伟. 热力发电. 2013(11)
[5]余热锅炉通流结构数值分析[J]. 周津炜,赵钦新,张知翔. 华北电力大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]锅炉烟气酸露点温度计算公式的研究[J]. 蒋安众,王罡,石书雨,郑善合. 锅炉技术. 2009(05)
[7]SCR脱硝反应器导流板的结构设计[J]. 徐妍,李文彦. 热力发电. 2008(10)
[8]复合相变换热器技术与装置[J]. 王炎. 上海节能. 2008(02)
[9]燃气-蒸汽联合循环余热锅炉入口烟道结构优化数值模拟研究[J]. 袁益超,仝庆华,刘聿拯,杨震,郭琴琴,刘忠楼. 锅炉技术. 2008(01)
[10]多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用[J]. 邓斌,李欣,陶文铨. 工程热物理学报. 2004(S1)
博士论文
[1]微尺度核态池沸腾传热传质特性及机理研究[D]. 毕景良.清华大学 2014
硕士论文
[1]分离式热管蒸发段沸腾换热数值模拟研究[D]. 杨海滨.山东大学 2017
[2]燃煤锅炉低温烟气余热的深度高效利用[D]. 王志军.东南大学 2016
[3]SuperORV传热管传热特性的数值模拟研究[D]. 贺美玲.西安石油大学 2016
[4]烟气余热回收换热器强化传热特性实验研究[D]. 夏虎.重庆大学 2016
[5]600MW超临界机组的复合相变换热器仿真研究[D]. 王弼正.华北电力大学 2016
[6]V形翅片管式换热器的数值模拟研究[D]. 吕如兵.华中科技大学 2015
[7]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]. 邹欢.山东大学 2013
[8]入口速度分布对热管换热器性能影响的数值模拟与优化[D]. 毛建丰.中南大学 2011
本文编号：3451830
【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
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模型网格结构图
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文速度快，稳定性好。因此，在对计算模型进行网格划分时，需高度重视网分的相关参数的设定以及模型与划分方法的匹配情况。本章烟气通流结构的结构比较规则。由于烟道存在突变的截面，若直接算模型进行网格划分，模型中会存在质量较差的网格，导致计算过程不收敛此，需先对计算模型进行分割处理，使其每一部分都为较规则的结构体，将各部分统一成一个模块，在对其进行网格划分。结合第二章中各网格划式的特点，本章选用结构化网格对处理后的模型进行划分。ANSYS Mesh对于三维模型提供的网格划分方法有：自动网格划分（Automatic）、四面体划分（Tetrahendrons）、六面体主导网格法（Hex Dominant）、扫掠法（Sweep区法（MultiZone）以及膨胀法（Inflation）。根据各方法生成网格的特点以合计算模型的情况，选用 Sweep 方法完成对模型网格的划分。同时为保证结果的准确性，对网格进行独立性验证，确定数值计算所采用的网格数5264，模型网格结构如图 4-2 所示。
5.2.2 均流结构下的烟气流场分析图 5-3 是烟气入口流速为 10m/s ，通流结构面板仰角为 35o 时，导流板数量为 2 块、4 块、6 块情况下的烟道对称面（Z=0m截面）处速度分布云图和换热器入口处截面速度分布云图。从各烟道对称面（Z=0m 截面）处速度分布云图中可以发现，流体被导流板划分为多股分支流向换热器受热面方向流动，在通流结构内安装 6 块导流板的情况下，烟道内流体流场速度分布更均匀，且有效改善烟道壁面处附近的流速分布。从各换热器入口处截面速度分布云图中可以发现，随着导流板数目的增加，换热器入口处截面各区域流场分布均匀性得到很大提高，烟气流量分布更均匀，极大程度上削弱无导流板情况下烟气流量过于集中的现象，进而提高换热器换热性能。导流板数量(m)2 块导流板 x1=0.385,x2=-0.3854 块导流板 x1=0.69,x2=0.23,X3=-0.23,x4=-0.696 块导流板 x1=0.83,x2=0.49,X3=-0.165,x4=-0.165,x5=,-0.49,x6=-0.83
【参考文献】：
期刊论文
[1]电厂燃煤锅炉烟气余热回收的优化利用[J]. 王迅,李宇曦,李想,高建强,冯玉珠,刘文师. 燃烧科学与技术. 2018(01)
[2]重大工程引擎“十三五”纲要[J]. 武文卿. 中国招标. 2016(36)
[3]推动我国能源消费革命的途径分析[J]. 李振宇,黄格省,黄晟. 化工进展. 2016(01)
[4]流场速度分布均匀性评价指标比较与应用研究[J]. 李坦,靳世平,黄素逸,刘伟. 热力发电. 2013(11)
[5]余热锅炉通流结构数值分析[J]. 周津炜,赵钦新,张知翔. 华北电力大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]锅炉烟气酸露点温度计算公式的研究[J]. 蒋安众,王罡,石书雨,郑善合. 锅炉技术. 2009(05)
[7]SCR脱硝反应器导流板的结构设计[J]. 徐妍,李文彦. 热力发电. 2008(10)
[8]复合相变换热器技术与装置[J]. 王炎. 上海节能. 2008(02)
[9]燃气-蒸汽联合循环余热锅炉入口烟道结构优化数值模拟研究[J]. 袁益超,仝庆华,刘聿拯,杨震,郭琴琴,刘忠楼. 锅炉技术. 2008(01)
[10]多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用[J]. 邓斌,李欣,陶文铨. 工程热物理学报. 2004(S1)
博士论文
[1]微尺度核态池沸腾传热传质特性及机理研究[D]. 毕景良.清华大学 2014
硕士论文
[1]分离式热管蒸发段沸腾换热数值模拟研究[D]. 杨海滨.山东大学 2017
[2]燃煤锅炉低温烟气余热的深度高效利用[D]. 王志军.东南大学 2016
[3]SuperORV传热管传热特性的数值模拟研究[D]. 贺美玲.西安石油大学 2016
[4]烟气余热回收换热器强化传热特性实验研究[D]. 夏虎.重庆大学 2016
[5]600MW超临界机组的复合相变换热器仿真研究[D]. 王弼正.华北电力大学 2016
[6]V形翅片管式换热器的数值模拟研究[D]. 吕如兵.华中科技大学 2015
[7]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]. 邹欢.山东大学 2013
[8]入口速度分布对热管换热器性能影响的数值模拟与优化[D]. 毛建丰.中南大学 2011
本文编号：3451830
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