加熱爐內(nèi)流動、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)計的低NOx旋流燃燒器的實驗加熱爐為研究對象,針對加熱爐在實際運行中普遍存在的不足，在對國內(nèi)外相關(guān)文獻大量查閱的基礎(chǔ)上,應(yīng)用傳熱、傳質(zhì)、動量運輸和化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)理論,對該加熱爐進行了流量、溫度分布和煙氣成分的測試。運用Fluent軟件，建立了加熱爐流動、燃燒和傳熱的數(shù)學(xué)模型。并用實驗結(jié)果對模型進行驗證和修正，運用修正后的模型，對加熱爐內(nèi)的溫度分布和煙氣成分進行了數(shù)值仿真分析，研究和分析了操作參數(shù)和煙氣循環(huán)量對爐內(nèi)溫度

2、分布及氮氧化物排放的影響，并對結(jié)果進行了優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　 (1)通過實驗測試分析，結(jié)果表明出口煙氣成分中可燃物成分低，燃燒完全，燃氣和助燃空氣的混合合理；煙氣中NOx的含量平均不超過60ppm，遠遠低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，較好地控制了廢氣排放對環(huán)境的污染；爐內(nèi)溫度分布相對均勻，溫差不超過30K，滿足高效燃燒要求，有利于工件的加熱；
　　 (2)利用實驗測試得到的燃氣和助燃空氣的流量、溫度等參數(shù)作為邊界條件

3、，采用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型、渦團耗散燃燒模型、DO輻射模型以及NOx的生成模型，建立了加熱爐內(nèi)流動、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，并加強了爐內(nèi)氣體的混合，同時還導(dǎo)致爐內(nèi)漩渦的產(chǎn)生，進一步加強了氣體的紊流混合，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。計算結(jié)果與實驗