生物质锅炉余热回收翅片管换热器传热特性研究

发布时间：2020-07-23 16:55

【摘要】：能源是经济增长和发展的基本动力，然而随着不可再生能源的过度开采和使用，能源危机和日益严重的环境污染问题摆在了世界各国面前。生物质作为一种可再生能源，对其开发和利用已经受到越来越多的关注。以生物质能源为燃料的锅炉叫生物质锅炉，在运行过程中排烟的排烟温度一般在200℃以上，排烟热损失在锅炉热损失中大约占到5%-8%左右，对这部分余热的回收能有效的提高能源利用率，是节能的重要部分。翅片管换热器因其具有耐高温性、耐腐蚀性以及容易除垢性等优良的换热性能，成为了余热回收中的常用类型换热器。本文对某生物质锅炉烟气余热回收圆形翅片管换热器传热参数进行了测试分析建立了翅片管换热器壳程侧烟气流动的三维模型，利用翅片管换热器的周期性和对称性模拟了翅片管换热器壳程侧烟气的流动过程与传热特性，得出温度、速度和压力场，并与实测数据相比较。在此基础上分析了烟气进口速度、翅片高度和翅片间距对换热过程的影响，具体包括：（1）烟气进口速度、翅片间距和翅片高度三个影响因素中，烟气进口速度对换热的影响要远远大于其它两个因素，而翅片间距的影响次之，翅片高度对换热的影响较小。（2）只改变烟气进口速度时，得到随着进口烟气速度由2.6m/s增大到6.6m/s，壳程侧的以最小截面处烟气速度计算的Re数从10176上升到25207，平均换热系数变大，但流动过程的压降由248Pa增加到1407Pa，说明增大进口速度能提高换热效率同时也带来了能耗的增大；改变翅片间距时，翅片间距变小则使得翅片管换热器的换热性能增强；单单改变翅片管高度，得出翅片高度对换热性能的影响并非单调，其影响和翅片间距有关。（3）通过三参数三水平三参数全部实验模拟，可以得到在同一速度水平下，翅片间距和翅片高度比s/hf=0.4时，换热器的壳程侧换热系数达到最佳，说明这样的结构有利于传热的进行，同时还得到当速度Vin=6.6m/s，换热器的平均换热系数为138.75W/m~2K，达到最大值。（4）为研究翅片类型对换热过程的影响，本文通过在不同进口流速下整体板状翅片和圆形翅片的模拟对比，得出整体板状翅片管换热器在烟气进口速度为4.6m/s的工况下，换热系数K为100.42W/m~2K，小于圆形翅片管换热器，且流动阻力系数f为0.1125，相对于圆形翅片管要大，说明整体板状翅片管换热器阻力损失较大。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6
【图文】：

示意图,生物质锅炉,示意图

源危机和日益严重的环境污染问题摆在了世界各国面前。近几年来利用可再生资源作为一种能源从而代替以往的化石原料引起了世界各国的注意力。所谓的是一般的农业作物残留部分。用生物质能源代替原先的化石燃料可以为环境的济的发展带来巨大的利益。因此，对生物质的利用和开发已经成为各个国在能展过程中不可缺少的一个环节。在发达国家中，关于生物质资源的利用技术研被定为国家优先发展项目[2]。国是世界上人口最多的国家，农业也必将是中国大力发展的一个行业，因此每将产生大量的农林业生物质资源。而在近几年中国经济高速发展过程中，可持在了极其重要的位置，改变传统的能源生产和消费方式，开发低污染、可再生[4]成为了可持续发展重要的领域。众所周知，农林业作物在生长过程中，吸收 CO2，而在燃烧过程中消耗氧气释放 CO2的量等同于在生长过程中吸收的量，因此2总量上实现了零排放，去除了产生温室效应的根源。同时在与化石原料相比，含的灰少，含 N、S 也少，排放的 SO2和 NOx远小于化石燃料[5]。

示意图,翅片管,翅片,冷材料

不同翅片形式翅片管示意图

翅片,单层,壁面,翅片管

认为翅片管各个部分的换热系数是相温度也是恒定的，并充分考虑翅片的存在增,1ln o s fo oi f f fd rA A d A A （1-8）准的翅片管传热系数，W/(2m ℃)；及为基准的管内侧换热系数，W/( ℃)；；；图 1-5 单层翅片壁面

【参考文献】