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W型輻射管_輻射管_W型輻射管帶煙氣回流熱過程數(shù)值模擬

2022-05-26 09:44:51 jssfyjht 43

      基于商業(yè)軟件FLUENT,采用RNGRNG模型和非預(yù)混燃燒模型,建立了煙氣回流W型輻射管燃燒器的燃燒和傳熱三維數(shù)學(xué)模型,模擬輻射管內(nèi)的湍流和燃燒狀態(tài),獲得出口NOx排放的計(jì)算結(jié)果;通過與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,驗(yàn)證了該模型的可靠性。分析了輻射管內(nèi)流體流動(dòng)、傳熱和燃燒的特點(diǎn),研究了氣體流量和空氣預(yù)熱溫度對輻射管使用性能的影響;結(jié)果表明,氣體流量的增加會(huì)增加輻射管壁溫度的不均勻性,熱溫度則相反;兩者與輻射管的加熱 能力呈正相關(guān),但都會(huì)增加出口煙氣中的NOx含量。
      為解決W型輻射管換熱器排煙溫度高的問題,設(shè)計(jì)了三種改進(jìn)換熱器性能的結(jié)構(gòu),采用ANSYS FLUENT軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得了煙氣出口溫度、空氣預(yù)熱溫度、壓力損失等不同結(jié)構(gòu)換熱器的性能參數(shù),每個(gè)換熱面的換熱量和折流板的熱阻變化。結(jié)果表明,中m細(xì)管后,換熱量增加百分之57.6,增加煙氣雙行程后換熱量增加百分之20.7。增加密封折流板和多孔折流板后,換熱量分別增加百分之5.7和百分之5.3。
      W型輻射管燃燒器建立了數(shù)學(xué)模型,采用數(shù)值模擬方法研究了燃燒器的熱特性,得出了輻射管輸入功率、空燃比、爐溫、空氣入口溫度等燃燒參數(shù)對輻射管熱特性的影響。結(jié)果表明,輸入功率的增加將導(dǎo)致輻射管表面溫度均勻性、熱效率、化學(xué)測量比附近的空燃比達(dá)到很大值,提高爐溫和空氣預(yù)熱溫度對輻射管熱特性的影響。本文的研究結(jié)果可以為W型輻射管燃燒器的設(shè)計(jì)和實(shí)際操作提供技術(shù)支持。
      我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸進(jìn)入新常態(tài),鋼鐵行業(yè)的發(fā)展環(huán)境正在發(fā)生重大變化。優(yōu) 質(zhì)鋼材將逐漸成為鋼鐵行業(yè)的主流,冷軋鋼材屬于鋼材中的優(yōu) 質(zhì)產(chǎn)品。冷軋鋼材的退火處理是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。輻射管廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、熱電行業(yè)的退火爐、加熱爐等工業(yè)加熱裝置。其長期使用過程中的安 全穩(wěn)定性是保證整體設(shè)備安 全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。如果輻射管在使用過程中過早發(fā)生嚴(yán)重變形或破裂,會(huì)對其功能和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大影響,進(jìn)而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。本課題介紹了首鋼京唐冷軋廠連續(xù)退火爐W型輻射管的變形開裂情況,并從輻射管的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了研究和優(yōu)化設(shè)計(jì),以保證輻射管的使用壽命。對優(yōu)化的輻射管進(jìn)行模擬和比較,結(jié)果表明,優(yōu)化的輻射管在高溫下的應(yīng)力和應(yīng)變分布得到了很大的改 善。本文利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)分析了輻射管損壞的原因,設(shè)計(jì)了合理的輻射管結(jié)構(gòu)模式,為實(shí)際應(yīng)用中輻射管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方向提供了參考。