W型辐射管热过程数值模拟
发布时间：2021-05-13 22:33
随着中国国际化进程的不断发展,我国钢铁企业产品制造过程中对加热的要求日益升高,为了防止钢材产品与炉内高温气氛接触造成的脱碳和氧化等,间接加热技术应用越来越广泛,辐射管是实现间接加热功能的重要热设备,如何提高辐射管表面的温度均匀性,延长其使用寿命已成为了国内外学者的重要目标;同时随着节能减排政策的不断落实,如何合理减少辐射管内高温燃烧产物中的氮氧化物含量,也成为众多学者所努力的方向。本文针对W型辐射管的热过程进行了三维数值模拟研究,建立了包括燃烧器的W型辐射管热过程物理模型和数学模型,并通过已有的实验数据验证了模型的准确性;模拟分析对比了单步反应机理与多步反应机理情况下,W型辐射管管内热过程的流动及燃烧特征,研究了不同操作参数对辐射管热过程的影响,以及两种结构的燃烧器在W型辐射管中的表现情况,并通过ANSYS Static Structural模块预测了辐射管热过程管壁热应力的分布情况。数值模拟得出的主要结论包括:辐射管壁面温度分布不均匀与管体结构特征有着密切的关系;通过对比发现采用甲烷的多步反应机理可以更好的预测管体内的燃烧与流动现象;不同的燃烧器结构对辐射管内燃烧和流动影响显著,不同...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 研究动态
1.2.1 燃气辐射管
1.2.2 燃气辐射管发展历史
1.2.3 燃气辐射管国内外研究现状
1.3 本文研究内容
第2章 W型辐射管数学物理模型
2.1 数值计算工具与流程
2.2 W型辐射管物理及离散模型
2.2.1 W型辐射管模型
2.2.2 W型辐射管简化模型及离散化
2.3 W型辐射管数学模型及模型选用
2.3.1 湍流流动模型
2.3.2 燃烧模型
2.3.3 辐射模型
2.4 边界条件及模型选用
2.5 本章小结
第3章 带配风盘式燃烧器辐射管热过程分析
3.1 辐射管模型验证
3.2 辐射管内热过程分析
3.2.1 单步与多步反应机理燃烧状况的对比
3.3 配风盘式燃烧器流场特征分析
3.3.1 配风盘式燃烧器燃烧特征分析
3.4 燃气流量对辐射管性能的影响
3.5 空气预热温度对辐射管性能的影响
3.6 辐射管弹塑性形变分析
3.6.1 无约束辐射管弹塑性变形分析
3.6.2 固定约束下辐射管弹塑性变性分析
3.7 本章小结
第4章 带燃烧筒式燃烧器辐射管热过程分析
4.1 燃烧筒式辐射管热过程分析
4.1.1 燃烧筒式燃烧器流场特征分析
4.1.2 燃烧筒式燃烧器燃烧特征分析
4.2 燃气流量与预热温度对辐射管性能的影响
4.3 两种燃烧器热应变分布比较
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 论文创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性[J]. 徐钱,冯俊小,周闻华,陈艳梅. 工程科学学报. 2017(05)
[2]辐射管对加热炉内部燃烧影响的数值模拟与试验研究[J]. 韩守鹏,李宇翔,孟令山,徐洪涛. 热能动力工程. 2017(05)
[3]燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理[J]. 宋少鹏,卓建坤,李娜,姚强,焦伟红,宋光武,潘涛. 中国电机工程学报. 2016(24)
[4]分区分级燃气辐射管模型验证及仿真研究[J]. 徐钱,冯俊小,周闻华,董杰,侯煜. 工程科学学报. 2016(11)
[5]基于正交试验的双P型辐射管三级燃烧器低NOx仿真[J]. 冯俊小,陈艳梅,刘兴杰,吴启明. 工程科学学报. 2016(10)
[6]基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性[J]. 冯俊小,陈艳梅,刘兴杰,吴启明. 工程科学学报. 2016(08)
[7]烟气再循环技术研究现状及发展趋势[J]. 兰健,吕田,金永星. 节能. 2015(10)
[8]带烟气循环的W型辐射管流动传热及NOx排放特性[J]. 冯俊小,姜敏,周闻华,吴启明,向顺华. 北京科技大学学报. 2014(11)
[9]带烟气回流W型辐射管加热装置的性能分析[J]. 宋中华,丁翠娇,杨超. 工业加热. 2014(05)
[10]加热炉辐射管的技术进化路线分析[J]. 汪建新,胡依景,吴启明,王昱博,曹先清. 金属热处理. 2014(10)
博士论文
[1]双P型辐射管高效低NOx热过程及性能研究[D]. 陈艳梅.北京科技大学 2017
[2]燃气轮机燃烧室柔和燃烧机理与性能研究[D]. 黄明明.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
本文编号：3184822
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 研究动态
1.2.1 燃气辐射管
1.2.2 燃气辐射管发展历史
1.2.3 燃气辐射管国内外研究现状
1.3 本文研究内容
第2章 W型辐射管数学物理模型
2.1 数值计算工具与流程
2.2 W型辐射管物理及离散模型
2.2.1 W型辐射管模型
2.2.2 W型辐射管简化模型及离散化
2.3 W型辐射管数学模型及模型选用
2.3.1 湍流流动模型
2.3.2 燃烧模型
2.3.3 辐射模型
2.4 边界条件及模型选用
2.5 本章小结
第3章 带配风盘式燃烧器辐射管热过程分析
3.1 辐射管模型验证
3.2 辐射管内热过程分析
3.2.1 单步与多步反应机理燃烧状况的对比
3.3 配风盘式燃烧器流场特征分析
3.3.1 配风盘式燃烧器燃烧特征分析
3.4 燃气流量对辐射管性能的影响
3.5 空气预热温度对辐射管性能的影响
3.6 辐射管弹塑性形变分析
3.6.1 无约束辐射管弹塑性变形分析
3.6.2 固定约束下辐射管弹塑性变性分析
3.7 本章小结
第4章 带燃烧筒式燃烧器辐射管热过程分析
4.1 燃烧筒式辐射管热过程分析
4.1.1 燃烧筒式燃烧器流场特征分析
4.1.2 燃烧筒式燃烧器燃烧特征分析
4.2 燃气流量与预热温度对辐射管性能的影响
4.3 两种燃烧器热应变分布比较
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 论文创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性[J]. 徐钱,冯俊小,周闻华,陈艳梅. 工程科学学报. 2017(05)
[2]辐射管对加热炉内部燃烧影响的数值模拟与试验研究[J]. 韩守鹏,李宇翔,孟令山,徐洪涛. 热能动力工程. 2017(05)
[3]燃料分级与烟气再循环对天然气低氮燃烧特性影响机理[J]. 宋少鹏,卓建坤,李娜,姚强,焦伟红,宋光武,潘涛. 中国电机工程学报. 2016(24)
[4]分区分级燃气辐射管模型验证及仿真研究[J]. 徐钱,冯俊小,周闻华,董杰,侯煜. 工程科学学报. 2016(11)
[5]基于正交试验的双P型辐射管三级燃烧器低NOx仿真[J]. 冯俊小,陈艳梅,刘兴杰,吴启明. 工程科学学报. 2016(10)
[6]基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性[J]. 冯俊小,陈艳梅,刘兴杰,吴启明. 工程科学学报. 2016(08)
[7]烟气再循环技术研究现状及发展趋势[J]. 兰健,吕田,金永星. 节能. 2015(10)
[8]带烟气循环的W型辐射管流动传热及NOx排放特性[J]. 冯俊小,姜敏,周闻华,吴启明,向顺华. 北京科技大学学报. 2014(11)
[9]带烟气回流W型辐射管加热装置的性能分析[J]. 宋中华,丁翠娇,杨超. 工业加热. 2014(05)
[10]加热炉辐射管的技术进化路线分析[J]. 汪建新,胡依景,吴启明,王昱博,曹先清. 金属热处理. 2014(10)
博士论文
[1]双P型辐射管高效低NOx热过程及性能研究[D]. 陈艳梅.北京科技大学 2017
[2]燃气轮机燃烧室柔和燃烧机理与性能研究[D]. 黄明明.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
本文编号：3184822
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3184822.html
