強排式燃氣熱水器的燃燒和傳熱過程的數(shù)值模擬與分析.pdf

1、論述了強排式燃氣熱水器的燃燒和傳熱的數(shù)值模擬分析過程。由于以往燃氣熱水器的數(shù)值模擬只是分別研究肋片換熱器的傳熱情況和燃燒室內(nèi)的燃燒情況，本課題將熱水器內(nèi)的燃燒與肋片換熱器的傳熱結(jié)合起來，以摸清燃燒室的燃燒和肋片換熱器傳熱性能之間的相互影響規(guī)律。
　　 本論文首先通過理論分析明確了影響燃氣熱水器熱效率的因素，根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)顯示，燃氣壓力是影響熱水器熱效率的重要因素之一。隨著燃氣壓力的增加，燃燒溫度升高，熱水器的熱效率變大。從實

2、驗中還可以看出，當(dāng)燃氣壓力減小時，熱水器的風(fēng)機吸入的風(fēng)量保持不變，而從火孔噴入燃燒室的燃氣與空氣部分預(yù)混的混合氣體的流量減小，二次空氣量相對增加，這樣就造成了過?？諝庀禂?shù)偏大，這時燃燒室的燃燒溫度相對于過?？諝庀禂?shù)穩(wěn)定在設(shè)計值時的溫度而有所降低。
　　 本次數(shù)值模擬以動量守恒、質(zhì)量守恒和能量守恒為基礎(chǔ)，采用數(shù)值計算的方法建立了燃氣熱水器燃燒室內(nèi)的部分預(yù)混燃燒模型及煙氣沖刷肋片的對流換熱模型。首先，通過求解部分預(yù)混燃燒模型得到了熱

3、水器燃燒室內(nèi)的溫度分布，從中可以看出，燃燒煙氣的溫度從最高點到肋片換熱器入口處，溫度下降了約300℃，適當(dāng)降低燃燒室的高度可以提高煙氣沖刷肋片換熱器時的平均溫度，又不會增加過多的CO，有利于提高熱水器的熱效率。其次，通過求解煙氣沖刷肋片換熱器的對流換熱模型得到肋片換熱器內(nèi)煙氣側(cè)的溫度分布，觀察可見圓管后的溫度分布區(qū)域明顯呈現(xiàn)尾流區(qū)，這樣的紊亂流動影響了圓管后方的對流換熱，降低了圓管的換熱量，根據(jù)這一現(xiàn)象提出了改變肋片形狀或者調(diào)整肋片傾斜

4、角度的方法來改善圓管后的溫度尾流區(qū)的流動場。最后，通過對以上兩個模型的求解還可以得到煙氣出口處的NOx與CO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布，符合《家用燃氣快速熱水器》GB6932-2006對熱水器CO排放量的限制和NOx的排放等級的規(guī)定，滿足熱水器環(huán)保性能的要求。
　　 通過Fluent軟件計算出了煙氣沖刷肋片換熱器時的平均溫度及平均速度，將他們帶入經(jīng)驗公式中可以求出肋片換熱器的換熱量，與實驗熱水器的熱負荷對比，相對誤差在3％以內(nèi)，這也說明研究