循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究

论文摘要

循环流化床燃烧技术作为一种新型高效低污染燃烧技术,在环保和劣质燃料利用等方面显示出极大的优势。循环流化床锅炉炉膛内局部高浓度颗粒聚团的传热不同于分散单颗粒,研究颗粒聚团的传热特性有着重要的意义。数值模拟了空气、烟气流过不同温度的孤立颗粒聚团时的对流换热情形,计算表明颗粒聚团总表面换热系数随着进气速度的增大和聚团温度的升高而线性增大,随着聚团空隙率的增大而加速增大,随着组成颗粒聚团的颗粒数的增加而减小。颗粒聚团与烟气的对流换热系数要大于对空气的对流换热系数。同样的初始条件下,孤立单颗粒与空气的对流换热系数高于聚团中任何一个单颗粒对空气的对流换热系数。数值模拟了在对流、辐射耦合情况下,烟气与孤立颗粒聚团的换热特性,研究表明,烟气辐射参数的选择对模拟结果影响很大,计算域的大小对模拟颗粒与气体间的辐射换热也有很大影响。颗粒聚团与烟气的总表面辐射换热系数与各影响因素的关系是:随着烟气入口速度增大而增大,且增加幅度逐渐减小;随着颗粒聚团空隙率的增大而增大,其增加幅度也逐渐变小;随着烟气温度的升高而加速增大;随着组成聚团的颗粒数的增多而曲线减小;随着颗粒表面发射率的增大而近似线性增大;随着烟气吸收系数的增大而增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 综述
• 1.2.2 循环流化床中颗粒传热的研究现状
• 1.2.3 辐射传热计算方法的进展
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 数学模型与计算方法
• 2.1 引言
• 2.2 数学模型
• 2.2.1 控制方程
• 2.2.2 湍流模型
• 2.2.3 辐射传热及离散坐标（DO）辐射模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 颗粒聚团与气体的对流换热特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 孤立单颗粒与空气的对流换热特性研究
• 3.2.1 孤立单颗粒与流体换热的关联式
• 3.2.2 用已有关联式验证本文计算模型的可行性
• 3.3 颗粒聚团与气体的对流换热特性研究
• 3.3.1 颗粒聚团对流换热计算模型
• 3.4 结果及分析
• 3.4.1 穿过聚团的气体质量流率的统计
• 3.4.2 各工况下颗粒聚团对气体的对流换热系数
• 3.4.3 入口气体速度对颗粒聚团换热系数的影响
• 3.4.4 温度对颗粒聚团换热系数的影响
• 3.4.5 空隙率对颗粒聚团换热系数的影响
• 3.4.6 内部颗粒数对颗粒聚团换热系数的影响
• 3.4.7 流体介质对颗粒聚团换热系数的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 颗粒聚团与烟气复合换热的研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算模型
• 4.3 有无辐射时颗粒聚团对烟气的传热系数的总体比较
• 4.4 影响颗粒聚团与烟气间辐射换热部分因素
• 4.4.1 烟气流速对辐射换热的影响
• 4.4.2 聚团空隙率对辐射换热的影响
• 4.4.3 温度对颗粒聚团辐射换热的影响
• 4.4.4 聚团颗粒数对辐射换热的影响
• 4.4.5 颗粒的辐射物性对辐射换热的影响
• 4.4.6 流体介质的辐射特性对辐射换热的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢