新型船用发动机尾气处理装置传热特性研究

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船用发动机的废气处理和热回收在节能减排领域具有极大的应用潜力,由于循环流化床具有较高的反应效率和热回收能力,应用循环流化床作为船用发动机的尾气处理装置。而船舶在航行中受到风浪的作用,使得流化床随着船体摇摆。本文依据现有实验条件,通过气固两相流的数值模拟和粒子团更新的传热模型求解上行床内颗粒相浓度及壁面传热系数,并结合实验结果,总结得出摆动对循环流化床传热特性的影响,并为后续摆动循环流化床热传热效率的计算等工程应用提供参考。  本文根据实验设置,进行三维模型、仿真条件及摆动函数的建立,选用欧拉-欧拉双流体模型进行摆动工况下的循环流化床气固两相流动力学仿真计算,通过比较与分析直立和摆动状态上行床内颗粒相浓度分布、平均速度等动力学参数,总结出摆动对循环流化床内颗粒相分布的响应,比较与分析摆动幅度和摆动周期对床内颗粒相分布的影响。  随后将气固两相流动力学数据通过粒子团更新模型求解得出摆动循环流化床的上行床壁面传热系数。分析不同摆动状态下流化床的传热特性,比较摆动幅度与摆动周期对颗粒相浓度、壁面传热系数的影响。在数值模拟结果与实验的对照分析中,进一步确定了摆动状态对循环流化床传热特性的影响。  总之,摆动使得循环流化床的传热系数变大。摆动幅度越大,上行床底部的颗粒相浓度越大,壁面的传热系数越大,传热效率越高。而摆动周期的变化,对上行床的颗粒相浓度以及壁面的传热系数都不发生影响。本研究为循环流化床在船舶发动机上的应用提供了重要工程参考。
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