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随着经济的发展和人民生活水平的提高,电网的峰谷差越来越大,燃煤火力发电机组低负荷运行时间增长,维持稳定燃烧,一般都需投油助燃。为了节约宝贵的油资源,使用无油点火技术成为必然。而无油点火技术中,前沿的课题就是等离子体点火技术,但由于等离子体温度极高,大大超过了一般金属及合金的熔点,那么阳极的寿命问题成为一大重点问题。 本文通过对等离子体点火炬与阳极传热以及冷却水与对流湍流传热的数值分析,运用FLUENT软件进行模拟计算,找出满足使等离子点火器阳极不被烧蚀的冷却水的合理参数及冷却水进出水方式,来延长电极的使用寿命。 等离子体点火器内等离子体向阳极的传热量主要是靠内部水冷系统完成的,理想的水冷系统应该能尽快地将等离子体流的孔道所产生的热量尽可能带走。并在系统中防止出现冷却“死水区”,同时冷却水不会完全汽化。因此对等离子体阳极冷却通道内冷却水流场的研究也因此而具有重要的意义。在这个问题上,随着电子计算机与数值计算技术的飞速发展,对等离子体阳极冷却系统的仿真模拟已成为可能。本文对这方向的研究进行了探索。开展了阳极冷却系统流场形态的仿真分析,以及通过流场—温度场耦合分析探讨了找到满足最佳冷却效果的冷却方式。 本文主要分两部分来模拟等离子体阳极冷却系统的流场及温度场,进而找到具有最佳冷却效果的冷却方式。一部分是通过使用FLUENT软件模拟分析无限制流动阳极冷却系统的流场及温度场。对于无限制流动阳极冷却系统模拟了侧进同侧出、侧进异侧出、上进侧出、上进上出四种进出冷却水方式下阳极冷却系统的温度场及流场,通过分析对比阳极冷却表面温度场得出选用上进侧出进出冷却水方式、进口流速为18m/s、阳极长500mm具有最优冷却效果。另一部分也是通过使用FLUENT软件模拟分析有限制流动阳极冷却系统的流场及温度场。其具体的形式为在冷却通道中加一挡板,挡板垂直于X-Z平面,位于阳极的平分面上,挡板与外壁面的间隙为2厘米。通过模拟分析得到选用阳极长500mm的等离子体点火器、进口流速为10m/s,无论是阳极表面温度,还是出口冷却水不汽化以及无死水区域三个方面都是最优的。 最后从结果分析可以看到,通过用冷却水来带走等离子体向阳极的传热量,无论是采用无限制流进出冷却水方式,还是采用有限制流进出冷却水方式都能够达到最佳的冷却效果。