高温空气燃烧换热特性研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:titan19871102
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高温空气燃烧作为一种新型节能技术,通常使用具有蓄热体的再生式换热器实现,蓄热体的工作特性对于节能效果至关重要。   作者以使用蜂窝状陶瓷蓄热体的再生式换热器为对象,研究了其换热性能。本文使用电加热装置,提高空气温度模仿窑炉的高温排烟,进行了温度较低的实验研究,分析了换热器内的气体温度分布,研究了换向时间、流量、蓄热材料结构对换热效果的影响。进而对换热器进行了二维数值模拟研究,分析了气体温度、流速的二维分布特性,蓄热体壁面温度,以及气体的沿程压力损失。由于二维特性不明显,并且计算量大,本文又建模,进行了简化一维模拟研究,分析了换热器长度、蓄热体比表面积、蓄热体材料热物性、流速等对换热效果的影响。最后,建立了再生式换热器和逆流换热器的类比关系,得出了换热器设计公式,可用于简化计算。   研究结果表明,二维和一维数值模拟结果,均与实验值吻合较好,换热器设计公式计算结果误差较小,能满足基本需求。蓄热体的较大体积热容,保证了固体和气体温度在换向周期内的波动较小。流量和换向周期的增加都会降低换热效率。换热器性能的主要瓶颈是传热能力,提高传热能力的效果明显优于提高蓄热能力。传热能力的提高主要通过增大传热系数和换热面积。具体方法包括延长换热器、增大蓄热体比表面积、改变蓄热体截面结构等。换热器应用温度越高,压力损失越大,风机耗能也越大。
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