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焚烧炉余热锅炉强化换热数值模拟与结渣分析

作　者: 高洋
导　师: 尹洪超
学　校: 大连理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 余热锅炉强化换热数值模拟螺旋管综合收益准则冷凝结渣
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 257次
引　用: 7次
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内容摘要

我国是能源消耗大国,正处于经济飞速发展时期,能源消耗量逐年增加,城市生活污水和工业废水的产量也急剧地上升。广泛采用焚烧处理的办法是一种经济、有效、环保的措施,然而回收焚烧产物的余热成了工程设计的一大难题。本文从某废液焚烧炉余热锅炉的工程实际出发,分析和研究了实际问题的关键所在—强化换热与解决结渣问题。结合所学的理论知识以及相关领域的研究方法和方向进行实际问题的简化,应用fluent软件进行数值模拟,先是将实际的三维问题分成平面的和竖直两个方面来进行数值模拟,再从强化换热的方式和方法上出发,对比了直管和螺旋管的换热和流体动力特性,提出了进行管间距优化的模型。另外,从换热量、压力降方面比较详细地分析了挡板对换热量管换热和阻力特性,由实际的确定速度问题引发了进行综合考虑换热和阻力特性的速度确定方法—综合收益准则,提出可供工程参考的准则速度(极限速度和最优速度),并就此进行了深入的展开讨论。最后进行了结渣过程的数值模拟的尝试,通过目前对结渣现象认识的分析,得知只有将冷凝过程模拟的比较完善后,才能进行结渣过程的更真实的模拟。从水蒸气的冷凝过程的模拟入手,进行了无重力作用下窄通道内平行板间凝结换热数值模拟,对比分析了重力、相变对换热的影响。另外从非稳态的模拟给出了冷凝换热的两相流的流型的转变过程,并总结了模拟过程中存在的不足以及今后可发展的方向。对加强真实冷凝过程的认识具有很好的参考价值,为进一步的发展更完善的冷凝换热模型打下基础,也为模拟更复杂的具有物理化学反应的凝渣过程做好了铺垫。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 余热资源的分类  9
  1.2 余热利用  9-10
  1.3 余热锅炉的发展概况  10-11
  1.4 积灰  11-14
  1.5 课题研究的背景、意义及主要内容  14-17
2 问题的分析与模型的建立  17-26
  2.1 问题的描述  17-19
  2.2 模型的建立  19-21
  2.3 理论基础  21-24
    2.3.1 理论分析  21-22
    2.3.2 实验研究  22-23
    2.3.3 数值模拟的方法  23-24
  2.4 数值模拟软件FLUENT简介  24-26
3 数值模拟的结果与分析  26-35
  3.1 二维模拟结果  26-30
  3.2 三维模拟结果  30-35
4 强化换热分析  35-50
  4.1 引言  35-36
  4.2 强化换热的研究进展  36-37
  4.3 强化换热的数值模拟  37-50
    4.3.1 螺旋管强化换热数值模拟  37-46
    4.3.2 布置管间距  46-50
5 插入挡板对流动和换热的影响  50-69
  5.1 问题的描述  50-51
  5.2 计算结果的分析  51-69
    5.2.1 换热量的分析  51-53
    5.2.2 压力降的分析  53-56
    5.2.3 综合收益的分析  56-61
    5.2.4 进一步的拓展  61-65
    5.2.5 总结与讨论  65-69
6 结渣过程的数值模拟  69-84
  6.1 引言  69-70
  6.2 物理模型  70-72
    6.2.1 基本假设  70-71
    6.2.2 控制方程  71-72
    6.2.3 定解条件  72
  6.3 计算结果与分析  72-80
    6.3.1 无重力作用下的冷凝  73-76
    6.3.2 有重力作用下的冷凝  76-78
    6.3.3 无冷凝发生  78-80
  6.4 非稳态求解  80-83
  6.5 总结与讨论  83-84
结论  84-86
参考文献  86-90
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  90-91
致谢  91-92

焚烧炉余热锅炉强化换热数值模拟与结渣分析

内容摘要

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