加熱爐內(nèi)流動(dòng)、燃燒及傳熱的數(shù)值模擬和優(yōu)化研究.pdf

1、本研究以一使用自行設(shè)計(jì)的低NOx旋流燃燒器的實(shí)驗(yàn)加熱爐為研究對(duì)象,針對(duì)加熱爐在實(shí)際運(yùn)行中普遍存在的不足，在對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)大量查閱的基礎(chǔ)上,應(yīng)用傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量運(yùn)輸和化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)理論,對(duì)該加熱爐進(jìn)行了流量、溫度分布和煙氣成分的測試。運(yùn)用Fluent軟件，建立了加熱爐流動(dòng)、燃燒和傳熱的數(shù)學(xué)模型。并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和修正，運(yùn)用修正后的模型，對(duì)加熱爐內(nèi)的溫度分布和煙氣成分進(jìn)行了數(shù)值仿真分析，研究和分析了操作參數(shù)和煙氣循環(huán)量對(duì)爐內(nèi)溫度

2、分布及氮氧化物排放的影響，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　 (1)通過實(shí)驗(yàn)測試分析，結(jié)果表明出口煙氣成分中可燃物成分低，燃燒完全，燃?xì)夂椭伎諝獾幕旌虾侠?；煙氣中NOx的含量平均不超過60ppm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，較好地控制了廢氣排放對(duì)環(huán)境的污染；爐內(nèi)溫度分布相對(duì)均勻，溫差不超過30K，滿足高效燃燒要求，有利于工件的加熱；
　　 (2)利用實(shí)驗(yàn)測試得到的燃?xì)夂椭伎諝獾牧髁俊囟鹊葏?shù)作為邊界條件

3、，采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型、渦團(tuán)耗散燃燒模型、DO輻射模型以及NOx的生成模型，建立了加熱爐內(nèi)流動(dòng)、燃燒和傳熱的模型；
　　 (3)根據(jù)加熱爐模型的仿真研究，分析了加熱爐內(nèi)的流場、溫度場和燃燒產(chǎn)物的分布。在燃燒器噴口處有明顯的回流，使燃燒穩(wěn)定，并加強(qiáng)了爐內(nèi)氣體的混合，同時(shí)還導(dǎo)致爐內(nèi)漩渦的產(chǎn)生，進(jìn)一步加強(qiáng)了氣體的紊流混合，穩(wěn)定燃燒；爐膛內(nèi)局部高溫區(qū)范圍小，溫度分布均勻，溫差較小，利于工件的加熱；煙氣中NOx排放量少。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)