蓄热式换热器流动传热的数值模拟(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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4　计算结果及其讨论

应用自己编制的热风炉传热过程的模拟程序,计算了在给定条件下的一个格孔及其所控制的控制体的流动与传热情况,可以得到在不同工况下的蓄热体和气体的温度分布规律.从图3不同时刻烟气温度随高度ｈ的变化曲线可以看出,在加热时,随着时间的推进,蓄热体的温度逐步升高,其温度变化曲线大致呈现为对数曲线,这是符合传热学理论也是符合实际情况的.图4表示了冷风过程不同时刻气体温度随高度ｈ的变化曲线,可以看到随着送风时间的推进,热风温度逐步降低,并且降温速率加快,其温度变化曲线大致仍然为对数曲线.

从模拟结果来看,热风炉蓄热室格子砖在加热过程中温差主要集中在高度方向上以及随时间的变化上,而在水平方向上虽然存在温差,但是差值相对较小.在燃烧加热初期由于燃烧产生的热量先被蓄热室上部的蓄热体所吸收,下部的温度变化很小,对于从常温开始加热的格子砖,出口处的固体温度直到加热很长一段时间后才开始有明显的升高,在此之前一直基本上保持在初始温度.但是一旦温度开始升高,升温的速率很快,这是由于此时上部的蓄热体的温度已经升高到一定的温度,它所能吸收的热量也已很少,烟气的热量开始向下部移动,主要被下部的蓄热体所吸收,因此蓄热体的升温速率加快,大约在5.5ｈ内烟气的出口温度即可以达到设定的250℃,同时可以看出,在出口处烟气和格子砖之间存在一定的温差,不过差值不是很大.
在给定一定的条件下,通过模拟计算得到下面运行参数:烟气的体积分数φ(ＣＯ2)=25.53%,φ(Ｈ2Ｏ)=1.82%,φ(Ｏ2)=0.45%,φ(Ｎ2)=72.18%;理论燃烧温度为1309.18℃;实际燃烧温度为1243.72℃;烟气流量和流速,助燃空气流量,冷风流量和流速等运行参数.开炉计算时烟气出炉温度达到给定控制温度250℃的时间为337ｍｉｎ.经过和热风炉运行参数对比,以上数据是基本符合实际情况的.
数值计算的结果表明计算采用的物理模型和数学模型是合理的,对模型所做的简化也是符合工程实际的,这样的处理方法在进行相应的实际验证之后就可以在设计和运行中加以应用.同时为了增加蓄热室格子砖的蓄热量,在蓄热室高度一定的情况下,可以通过在一定范围内减小格子砖的格孔通道面积来实现,另外还应该采取适当的方法来减小通道入口处的流动阻力以增强换热.

参考文献

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