基于煤矿乏风热氧化的填充床内置换热器取热特性

基于煤矿乏风热氧化取热过程,搭建了填充床内置换热器稳态取热实验台,取热率最大相对误差为2.50%,实验研究了床层内取热区两侧及取热区内填充蜂窝陶瓷对换热器取热的影响,结果表明:取热区两侧空间填充的蜂窝陶瓷通过增大床层气体物理流速、辐射换热面积、扰动换热器背风侧流场而强化换热器取热,当气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷的存在使换热器取热率比空床增大了2.20%~14.84%,而当气体质量流速增至0.30 kg/(s·m2),温度同样从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷则使换热器的取热率比空床增大了4.92%~10.61%;取热区内填充的蜂窝陶瓷对换热器取热率影响的矛盾两面性决定了取热区内填充的蜂窝陶瓷不会对换热器取热率产生较大影响,也并不总是强化换热器取热,甚至会削弱换热器取热,当气体质量流速为0.15 kg/(s·m2)、温度从613 K升高到1 113 K时,取热区内蜂窝陶瓷的存在使得换热器取热率比空床变化了-1.92%^+4.47%;采用换热器外壁镀银的方法,研究了填充床内置换热器取热过程中传热方式的贡献,结果表明气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度为1 113 K时,换热器取热率中已经有55%的贡献来自辐射,随着温度进一步升高,辐射成为填充床内置换热器取热的主要方式。

蜂窝陶瓷蓄热体的研究现状

介绍了蜂窝陶瓷蓄热体在蓄热节能技术中的发展及应用,详细讨论了蜂窝陶瓷蓄热体的研究现状,尤其是在材质结构以及换热性能的发展及应用中存在的问题,指出了蜂窝陶瓷蓄热体在节能、环保方面的发展方向。

取热区蜂窝陶瓷几何特性对换热器取热率的影响

在实验验证数学模型有效性的基础上,数值研究了立式蜂窝陶瓷填充床内取热区蜂窝陶瓷几何特性对填充床内置换热器取热率的影响。热风从取热区下侧的蜂窝陶瓷流出后进入的取热区阻力不匹配,热风会重新分配,一部分进入换热器内置空间,与换热管外壁进行直接的对流换热,另一部分进入取热区蜂窝陶瓷将其加热后与换热管外壁进行辐射换热,取热区蜂窝陶瓷的几何结构影响取热区热风阻力不匹配程度与热风分配,最终影响到换热器取热率。计算结果表明:沿热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷几何特性尺寸增大时,换热器取热率减小;垂直热风流动方向上取热区蜂窝陶瓷的两个几何特性尺寸增大时,内置换热器取热率呈现先增大后减小趋势。

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。

蓄热体余热回收换热器强化传热数值模拟

利用高温空气燃烧技术的原理,建立了蜂窝陶瓷蓄热体的传热数学模型;通过数值模拟对蜂窝陶瓷蓄热体和蓄热室的结构和操作参数进行优化,提高蜂窝陶瓷蓄热体的余热回收效率。应用流体力学软件CFD模拟蜂窝陶瓷蓄热体在稳定工况下的传热特性及流动特性。研究表明:蜂窝陶瓷从300 K开始工作,到稳定工作状态要经历一个启动过程,冷态到热态时,预热空气温度和排烟温度不断升高直至达到稳定状态;蜂窝陶瓷温度分布的等温线为水平线分布,中间气体等温线为抛物线分布;蜂窝陶瓷处于静止状态,气体速度分布的等速线为抛物线分布;压力分布等压线呈水平线分布。

蜂窝状陶瓷蓄热式热交换器的设计计算

依据填充球蓄热体传热的数学解析方法,经传热分析和类比,导出蜂窝状陶瓷蓄热器的设计计算方法。经实验验证表明,类推得到的蜂窝状陶瓷蓄热器的设计计算方法具有较高的精度,可以很好地满足工程应用的需要,为蜂窝状陶瓷蓄热器的设计计算提供了参考依据。

填充床换热器内置圆形通道对取热的影响

利用fluent三维数学模型研究了蜂窝陶瓷填充床内圆形通道特征尺寸对内置换热器取热的影响。结果表明,换热管周围热气体平均流速随着内置圆形通道直径的增加而减小,取热效率则随着圆形通道直径增加呈现先增加后减小的趋势,并存在最大值;在管内工质水工况确定的条件下,换热器取热受换热管周围热风流速、风温的影响以及来自蜂窝陶瓷端面与内部通道辐射的影响。

梭式窑高温空气燃烧系统高效换热器的换热性能计算

本文对梭式窑高温空气燃烧系统进行了设计,按照设计构建实物进行实验,利用实验数据计算了高效换热器的换热性能。在窑内温度分别为:871、895、905℃,换向时间分别为:30、50、70s时,系统的总换热系数分别为28.8、28.9、28.9W/(m2·℃),理论节能率分别为:27.7%、26.6%、26.2%;在窑内温度为1203℃、换向时间为30s时,系统的总换热系数为:30.5W/(m2·℃),理论节能率为23.7%。

煤矿乏风氧化床内置翅片换热器几何特性对换热器取热影响

采用Fluent软件,对煤矿乏风氧化床内置换热器翅片几何特性对换热器取热的影响进行了研究,研究结果表明:煤矿乏风氧化床内置翅片换热器的取热率总大于对应光管换热器的取热率,同时随着翅片面积的增大,换热器取热率增大,但增大到一定值后不再增大;同时翅片间距由小逐渐增大时,氧化床内置翅片换热器的取热率先增大后减小,存在取热率的极大值。

热声热机蓄热型换热器实验研究

热声热机具有可靠、环保及可利用低品位能源等优点,在余热利用方面有着广阔的发展前景。分析了传统换热器应用于余热利用热声热机中的不足,提出用蜂窝陶瓷材料的蓄热型换热器。建立了简易的实验台,对蜂窝陶瓷导热性能及蓄热性能进行实验,发现当蜂窝陶瓷热端温度由409℃降至377℃,冷端可以在120 s内保持温度恒定,证明其具有良好的蓄热能力。

蜂窝陶瓷内置换热器绕流特性

采用大涡模拟方法研究蜂窝陶瓷内置换热器的绕流特性,并与大空间圆柱绕流进行了对比。结果表明:在Re为692、1646、2594、3540时,在蜂窝陶瓷内置换热器背流面会形成一对小漩涡,由于蜂窝陶瓷的限制,边界层分离点位置比大空间圆柱绕流分离点靠前;蜂窝陶瓷内置换热器在所研究的范围内未出现卡门涡街现象,换热器受力稳定,表明蜂窝陶瓷的存在能有效抑制换热器流致振动现象;同样的来流速度条件下,蜂窝陶瓷内置换热器的绕流速度更高,且来流速度越大,二者的差异越大。

陶瓷填充床内H型翅片管换热特性实验研究

基于热逆流氧化床内置翅片换热器的取热过程,自行搭建陶瓷填充床内置翅片换热器稳态取热实验台,实验研究陶瓷多孔介质围成的狭小空间内H型翅片管的换热特性,并通过外壁镀银的方法分析传热方式对H型翅片管换热系数的贡献。结果表明:H型翅片管边缘的温度随入口温度增加最大增长264℃,随入口雷诺数增加最大仅增长35℃,且靠近基管管壁处温度随入口温度和入口雷诺数变化不大;蜂窝陶瓷的存在强化了H型翅片管外壁面的热辐射作用,同时减小了29. 80%的散热量,但在一定程度上抑制对流传热;辐射传热贡献度随入口温度增加从48. 17%增至60. 34%,随入口雷诺数增加从57. 2%降至55. 35%。对试验数据进行归纳分析,得到陶瓷氧化床内H型翅片管换热特性的试验关联式。

新型陶瓷蓄热式空气预热器的开发及工业应用

简述了蓄热式换热器和蓄热燃烧技术的原理。介绍了中石化洛阳工程有限公司根据上述原理开发的"新型陶瓷蓄热式空气预热器"及其工业应用试验情况。特征鲜明的"八通换向阀"和"U形蓄热管"组成的新型陶瓷蓄热式空气预热器,综合了蓄热式换热器、蓄热式燃烧技术的优点,基本解决了火焰加热炉深度节能所面临的露点腐蚀问题,在燃料气硫质量浓度10 mg/m^3左右、存在烟气露点腐蚀的情况下,实现了火焰加热炉低于90℃排烟、热效率提高到95%以上、换热元件无腐蚀的目标,而且,出空气预热器的烟气温度在线可调。

蜂窝陶瓷蓄热式空气预热器应用总结

在大检修期间,某公司对脱沥青油加热炉烟气余热回收系统进行了改造,拆除了炉顶的热管空气预热器,在地面新增高温段空气预热器和低温段空气预热器。低温段采用蜂窝陶瓷蓄热式空气预热器,利用4组可调节八通换向阀(八通阀)实现高温烟气和低温空气的换热。分析了投用不同组数八通阀对脱沥青油加热炉排烟温度和热效率的影响,结果表明:投用4组八通阀时,加热炉排烟温度在50~55℃波动,此时排烟温度最低,加热炉热效率最高,为96.74%;分别投用4组、3组、2组八通阀时,加热炉排烟温度均低于80℃,均实现了火焰加热炉排烟温度低于90℃且换热元件无腐蚀的目标。