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蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究

近年来,高温空气燃烧技术(HTAC)凭借其高效节能及低污染物排放的双重优越性能,已经在国内外的工业炉窑中得到了广泛的应用和发展[1],其中,蜂窝式蓄热体作为此项技术的关键部位,具有蓄热量大、换热速度快、耐高温高压、抗氧化腐蚀、阻力损失小等特点.关于蓄热式换热的研究工作可以追溯到上世纪初期,Nusselt[2]于1928年建立了平衡对称型蓄热室的热交换微分方程组,并给出了逆流稳态时的解析解,Hausen[3]采用热极法(Heat Pole Method)和递进法(Step-by-Step Method)对Nusselt模型进行了简化计算,得到了蓄热体的温度分布.Zarrinehkafsh等人[4]对固定床蓄热换热系统进行了数值与实验研究,讨论了流速及换向时间对换热效果的影响.Park[5]等人对陶瓷球蓄热体建立了一维两相流动力学模型,研究了入口气体流速、蓄热体构造以及颗粒直径等因素对于蓄热体热效率以及压降的影响.Duprat和Lo...  (本文共9页) 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

低温差热回收蓄热换热器传热过程研究

在节能减排要求日益严格的现代社会,建筑空调系统节能成为一个重要举措,而蓄热换热器是空调新风系统节能中一种非常有效的热回收节能装置。蓄热式热交换器相较于其他形式的热交换器,具有结构简单、工艺水平要求较低、成本低廉、显热全热均可进行回收等优点,是一种具有很大应用前景的热回收装置。本文主要的研究内容是提出了一种新的蓄热式热交换器的结构及运行方式,并采用了实验探究和数值模拟相结合的方式探究蓄热式热交换器的热工特性,作出综合性能评价。本文主要研究内容和相关结论如下:(1)提出了蓄热式换热器新的结构及运行方式,采用可逆轴流风机作为运行部件。固定进行换热的蓄热体结构而通过改变进风风向来实现周期性的蓄热和放热。蓄热室采用了以金属铝为蓄热材料的板阵状蓄热体结构。实验探究表明,该型蓄热式换热器的热回收效率能够达到66%以上,相较同等条件下的传统显热热回收蓄热器的平均热回收效率提升11%,而本文提出的蓄热式换热器最大优势在于结构更加简单,安装方便。(...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

辽宁科技大学
辽宁科技大学

蜂窝陶瓷蓄热体传热及气体流动特性的实验和数值模拟研究

高温空气燃烧技术是一种节能环保的新技术,具有可以大量回收烟气余热;燃料利用率高,消耗量少;炉膛平均温度高,均匀性好;NO_X、CO_2等气体排放量少;可燃烧低热值燃料等优点。其中,蓄热体在高温空气燃烧技术中扮演着重要角色,本文主要对蓄热体换热性能进行实验和数值模拟研究。本文简要介绍了高温空气燃烧技术的原理、发展状况和应用情况及蓄热体相关情况。本文借助相变储热试验炉平台,开展蓄热式燃烧系统实验研究,分析讨论了引风机抽力对蓄热室不同位置处压力的影响和改变风量时,蓄热室不同位置处压力分布情况及一定气体流速下,改变换向时间时,预热空气和排烟温度的变化情况。但是由于实际中不可能对每个工况都进行实验,因此本文利用Fluent软件,以实验结果为基础,通过建立蓄热体传热及气体流动的三维物理模型和数学模型,从流体初始速度、蓄热体物性参数和换向时间等几个方面对其换热性能的影响进行了数值模拟。本文运用数值模拟的方法对蓄热体从初始状态到稳态工作过程进行...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

东华大学
东华大学

间断供暖房间内部蓄热体保温对能耗影响的实测研究

我国夏热冬冷地区,冬季时间短,传统上定义成非集中供暖地带。然而伴随着社会经济水平和人民生活品质显著提升,居民对冬天室内热环境的热舒适性要求也大幅提高,使得这一区域冬天采暖行为开始变得普遍。该地区冬季采暖具有明显的“局部空间,局部时间”的间歇用能特征。在这种间断供暖模式中,室内传热处于非稳态状态,热量有部分被房间内部蓄热体(内围护结构和家具等)吸收,故室内热环境变化特征及能耗特征与北方地区集中连续供暖模式不同。本文,首先在人工气候室间断供暖模式下,对不同蓄热量条件下室内热环境和能耗指标进行实测分析。结果显示,在供暖阶段,室内蓄热体不停从室内空气吸热,蓄热量越大,房间热环境受到的影响越显著,室内能耗增幅也更大。同时室内外温差越大时,蓄热体对能耗和室内热环境的影响也更显著。伴随每次供暖进程的持续,蓄热体供暖能耗的增大作用逐渐减弱。考虑到蓄热量吸热明显增大了间断供暖房间的能耗,本文探索了通过在蓄热体表面设置保温层降低供暖能耗的可能性。实...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

《武钢技术》2006年05期
武钢技术

蜂窝陶瓷蓄热体破损原因分析

蓄热体是蓄热式燃烧系统中完成烟气余热回收利用的中间载体。在蓄热式燃烧系统正常的工作过程中,蓄热体周期性地与高温烟气和常温助燃空气或煤气接触,通过蓄热体的蓄热与放热,将高温烟气的热量传递给常温助燃空气或煤气,实现余热的极限回收和助燃空气或煤气的高温预热,达到高效节能的目的。由此可见,蓄热体的正常、稳定地运行是蓄热式燃烧技术高效节能的保证。基于国外快速换向装置和大换热表面积蓄热体的成功开发,为蓄热式燃烧技术的工业应用奠定的基础,尤其是薄壁细孔陶瓷蜂窝蓄热体的成功研制,进一步提高了蓄热体的换热表面积,产生了体积小巧的蓄热式换热装置,方便了蓄热式燃烧器的安装与蓄热式工业炉的操作控制。上世纪90年代初我国一些钢铁企业开始应用这一高效节能的燃烧新技术,并在国内钢铁企业得到迅速推广,取得了优良的节能效果。蜂窝蓄热体是目前所用的蓄热材料中结构较为合理,换热效率较高的一种蓄热体,其最大优点是蜂窝体体积小,换热效果好,燃烧充分,加热能力大,节能效果...  (本文共5页) 阅读全文>>

《涟钢科技与管理》2012年06期
涟钢科技与管理

小球蓄热体和蜂窝体蓄热体的特点比较

目前全国加热炉纷纷采用蓄热式燃烧技术,通过蓄热体先将高温烟气的潜热储存在蓄热体中,用换向方法把这部分储存的热量回送到燃烧用的空气或煤气中去。蓄热体由耐火材料制作,允许储存较高温度的热量。只要有足够的面积和质量,就可以把高温烟气热量绝大部分储存在蓄热体中,使出蓄热体的烟气温度降低到200℃以下。反向操作时,把蓄热体储存的热量加热空气或煤气到接近烟气温度,预热温度只比排烟温度低几十度,可以认为实现了烟气热量的极限回收。常用的蓄热体有小球式和蜂窝体式,小球式蓄热体是直径为12~20mm的小球,蓄热体的比表面积与球直径有关,直径愈小比表面积愈大,直径的选择受气流浮力影响不能太小。约190~280m2/m3。蜂窝体式蓄热体是密布细小通道的立方体,通道有方形、六角形、圆形,通道断面0.2×0.2~5×5mm,壁厚0.1~1.5mm,比表面积与通道大小及壁厚有关,可达700~4000m2/m3。是数倍于小球的表面积,以国内常用的通道断面3×3...  (本文共3页) 阅读全文>>

《工业炉》2013年04期
工业炉

蜂窝蓄热体使用效果分析及改进

2010年10月萍钢一轧钢厂棒材加热炉完成了技术改造,燃烧系统由内置通道式改为蓄热烧嘴式,蓄热体由小球改为蜂窝体,换向方式由两段集中换向改为三段分散换向。改造初期,加热能力、单位能耗、氧化烧损、炉压分布等指标都较好,生产约3个月时间后,加热能力开始逐月下降,能耗和钢坯氧化烧损指标也变差。技术经济指标下降的主要原因是蜂窝体的工作状态发生了变化,通过对蜂窝体的使用情况进行分析,并提出了改进方案。1加热炉改造后的状况1.1加热炉尺寸参数及烧嘴分布加热炉有效尺寸24 m×10.3 m,两侧炉墙共配置了38对烧嘴(其中上加热20对,下加热18对)。蜂窝体装入量26 m3,蜂窝体规格全部为孔径3mm×3 mm,孔格间壁厚1 mm,材质为刚玉莫来石。1.2热工制度(1)最大高炉煤气消耗50 000 m3/h,煤气空气燃烧配比设定为1∶0.7,三段热负荷分配为4∶5∶3。(2)三段温度控制:加热一段(1 050℃),加热二段(1 180~1 2...  (本文共3页) 阅读全文>>