辊道窑排烟段含坯体流场和温度场特性的数值研究

利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉含坯体在内的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难。为此,将瓷坯区域视作流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑排烟段含坯体在内的流场和温度场。根据模拟结果可得:研究区域坯体表面热流密度的平均值为8983 W·m^(−2),综合换热系数的平均值为33.5 W·m^(−2)·K^(−1);可通过适当减小第2节和第3节窑内排烟口与瓷坯间的距离,根据实际情况合理调节烟道和烟管阀门开度等实现节能。

辊道窑烧成带含坯体流场和温度场的数值模拟

国内、外研究者在利用计算流体动力学软件模拟陶瓷工业中辊道窑等连续式窑炉的流场和温度场时,面临处理移动坯体气固耦合传热问题的困难,迄今罕有好的解决方法。论文研究出一种经验证有效的方法,即将瓷坯区域当做流体处理,并将瓷坯外壁设置为耦合壁面。采用该方法,利用FLUENT软件模拟了某辊道窑烧成带含坯体在内的流场和温度场,根据模拟结果得出结论:研究区域坯体表面热流密度的平均值为1248 W/m^(2),综合换热系数的平均值为97.5 W/(m^(2)·K),烟气在窑内流动的机械能损失为0.27 Pa/m;挡板上、下移动时将改变挡板前后区域瓷坯的温升速率。

扁平管外蛇形翅片空间的流动换热性能数值模拟

扁平管外纤焊蛇形翅片是直接空冷凝汽器翅片管的一种常见形式,研究扁平管外蛇行翅片空间的空气流速和温度分布规律,对指导直接空冷凝汽器的设计和运行具有重要意义。针对不同空冷凝汽器管束夹角、不同空气温度以及不同空气入口流速,分别对空气侧流场和温度场进行了数值模拟,得到了空冷器外流场和温度场,以及对流换热Nu和摩擦系数f随Re和空冷器夹角的变化规律。数值模拟结果表明,不同的空冷器管束夹角显著影响其流动和换热特性,夹角越大,凝汽器空冷效果越好。

某隧道窑烟气换热器换热性能的研究

首先对某陶瓷隧道窑的烟气换热器的尺寸和工作时的相关热工参量进行了测量。其次利用计算流体动力学软件FLUENT,对换热器内部的流场和温度场进行了数值模拟。模拟后得到的烟气出口温度等参量与测量值吻合较好,计算区域内的质点速度矢量图、温度场云图等,经分析,符合流体流动和传热规律。在上述工作的基础上,对换热器的换热性能进行了研究,得出结论:(1)单位时间内流经换热器烟气的能量减少量,空气的能量增加量,和换热器外壁向周围环境散失的热量分别为157.2kW、150.9kW、6.3kW;(2)烟气流经换热器的阻力损失远大于空气流经换热器的阻力损失;(3)烟气由入口到出口温度下降的值较小,阻力损失值较大,表明换热器的换热性能有待改进和提高。

隧道窑烟气换热器肋板强化传热的数值研究

为了考察换热管外加装肋板对于某隧道窑烟气换热器换热性能的影响情况,利用计算流体动力学软件FLUENT,分别对无肋板和加装1、2、3块肋板四种情况下换热器内部的流场和温度场进行了数值模拟。根据模拟结果,加装1、2、3块肋板相对于不加装肋板,换热器的空气出口处的平均温度分别提高了0.7℃、2.6℃、3.7℃,空气流经换热器的机械能损失分别增加了0.5 Pa、3.1 Pa、5 Pa。由计算可知,加装三块肋板换热器相对于不加装肋板换热器每年所增加的能源节约量相当于22.2吨标准煤的发热量。因此,采用加装肋板这一强化传热方式,对于提高某隧道窑烟气换热器的换热性能的效果明显。

旋流杯燃烧室头部冷却设计及其对壁温的影响

在保证燃烧室流场结构相似、流量分配相当的基础上,针对旋流杯燃烧室开展平直孔板耦合挡溅板和斜向导流孔板耦合导流护罩两种头部冷却结构的设计,通过高温高压扇形燃烧室试验和三维数值仿真对冷却性能进行评估和分析。结果表明:平直孔板耦合挡溅板冷却结构的壁温远高于斜向导流孔板耦合导流护罩冷却结构的壁温,其主要原因是斜向导流孔板耦合导流护罩冷却方式为带有一定角度的收敛双锥形冷却构型,可通过引导气流吹除燃烧室头部近壁面角涡区,防止燃气在靠近壁面处产生高温区,从而降低燃烧室头部壁温。斜向导流孔板耦合导流护罩冷却结构的壁温大幅度降低,且温度分布均匀,提高了头部的冷却性能,增强了燃烧室头部结构的可靠性。