推舟式连续热处理炉内温度场数值模拟与系统优化

为了提高连续式热处理炉内部温度场的温度均匀性及加热效率,以一种推舟式连续热处理炉为参考进行建模,采用ANSYS FLUENT软件模拟了稳态条件下连续炉内部温度场的分布规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析,最大误差在10%以内。在此基础上,研究加热管直径、管排间距和进气口位置对炉体内部温度均匀性及加热效率的影响,并以此优化加热系统。结果表明,低温加热段适当将上排加热管下移和侧面进气口上移可提高炉体内部温度均匀性和加热效率,改变加热管径对低温段系统影响不大;高温段适当改变管截面尺寸和上移侧面进气口可有效提高炉体内部温度均匀性和加热效率,改变管排间距则对高温段系统影响不大。具体优化方案为:低温加热段加热管直径ϕ60 mm,上排加热管下移300 mm,侧面进气口上移400 mm;高温加热段加热管截面尺寸8 mm×28 mm,侧面进气口上移100 mm。优化后低温段加热工件中心与边缘平均温差由原来的48.5℃降低到30.8℃;高温段由原来的140.8℃降低到16.1℃,显著提高了炉体内部温度均匀性和加热效率。

蓄热式连续推钢加热炉内钢坯加热过程动态数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序,建立了一套CFD模拟系统,并以新钢公司80 t/h蓄热式加热炉为对象,对其进行适当简化的三维动态数值模拟研究,分析了钢坯在炉内的加热过程,并与生产记录数据和现场测试进行对比．结果表明,蓄热式加热炉能获得较好的流场和温度场分布,钢坯出炉前温度达到1460 K以上,钢坯内各节点的温差不超过10 K,基本满足高效、低耗的钢坯加热工作需要．但本研究的蓄热式加热炉在生产条件下的温度制度仍存在一定的不合理之处,钢坯离开加热段进入均热段时其表面平均温度为1350 K左右,均热段大部分时间内钢坯仍在被加热,影响均热效果,在今后设计和操作加热炉时应加以改进．

真空渗碳炉加热系统结构优化数值模拟研究

为了优化加热系统结构,保证真空渗碳炉加热性能,采用COMSOL有限元软件建立真空渗碳炉加热过程数值模型,分析了加热系统中石墨加热管的数量、长度和分布半径等关键结构参数对工件表面热流密度、有效加热区温度分布的影响规律.模拟结果表明:加热功率恒定,减小加热管数量、长度和分布半径均可以使工件表面热流密度增大,加热效率提高;将加热管数量设为偶数,并适当减小加热管长度,增加加热管分布半径可以显著改善有效加热区内温度分布均匀性.该研究结果对真空渗碳炉加热系统结构设计优化具有一定指导意义.

蓄热式台车加热炉加热钢坯温度均匀性数值研究

利用数值模拟技术,对一座采用蓄热燃烧的台车式加热炉加热钢坯的过程进行了数学模拟实验研究。研究得出三种不同烧嘴布置方案的钢坯温度分布,模拟结果符合现场实际,对优化加热炉设计具有指导意义。

高温蓄热式加热炉内温度场的数值模拟

利用大型软件 CFX4.4,建立了高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场等的数学模型。通过确定合理的烧嘴布置方式及烧嘴倾斜角度 。

蓄热式加热炉数值模拟

以某长材厂蓄热式平顶加热炉为研究对象,根据工业应用现场的实际参数,利用Ansys软件采用k-ε湍流模型、P1辐射模型等模型进行数值模拟,分析加热炉内的流场、温度场和燃烧产物浓度的分布情况,发现同侧换向燃烧组织方式对炉内钢坯加热效果较好,且炉内温度梯度比较平滑,氧气浓度较低,与现场得到的实际数据进行对比,证明数值模拟的研究价值和适用性,并提出优化加热炉操作运行的可行性措施。

石油管式加热炉燃烧流场的数值仿真

管式加热炉是石油化工企业的重要耗能设备,对燃烧优化操作向来是研究的热点。但由于内部燃烧炉况较为复杂多变,导致传统的监测手段存在测量精度不高、实时性不够且设备成本高昂等问题。利用计算流体学对工业燃烧和传热过程进行数值仿真,研究内部温度场、流场等特性是一种行之有效的方法。通过选择不同的燃烧和辐射模型,研究对炉内燃烧过程的影响,确定研究对象的最佳数学模型,并分析比较不同空预温度对燃烧炉况以及污染物排放特性的影响,确定较为优化的炉况操作条件。结果表明:采用标准k-ε两方程模型、PDF燃烧模型、P-1辐射模型以及SIMPLE算法,仿真加热炉的非预混燃烧完全合理,适宜的空预温度操作范围有助于提高加热炉燃烧热效率。

蓄热式台车加热炉单一换向周期内燃烧特性数值研究

利用数值模拟技术,对蓄热式台车加热炉加热钢坯的燃烧过程进行了数学模拟实验研究,研究得出保温期末钢坯温度变化规律、某一换向周期炉内温度波动规律,模拟结果符合现场实际,对优化蓄热燃烧及加热炉设计操作具有指导意义。

蓄热式深度还原炉燃烧方案的数值模拟

以国家的产业节能政策为指导,为了控制节约临江羚羊难选铁矿石还原过程的能耗,采用商业软件FLUENT对以蓄热式燃烧技术为基础,采用双面加热、还原气体二次燃烧的还原炉的不同燃料燃烧方案进行模拟计算。通过对还原炉内的燃烧温度场、气体流场和炉膛气体成分等进行对比分析,得出了不同燃烧方案对炉内温度场、气体流场和气体成分的影响。最终得出结论:炉内温度场均匀,料面处残氧量合理,完全满足工艺要求。上层燃烧室在相同燃料、相同空气系数情况下温度分布一致,下层燃烧室配合辅煤气加热效果更佳。

空气射流夹角对蓄热式加热炉内NO_x生成的影响

虽然蓄热燃烧技术已经在加热炉上广泛应用,但NOx生成机理还不很清楚。本文以鞍山热能研究院建造的蓄热式加热炉为原型,通过数值模拟的方法,研究空气倾角的角度对NOx生成的影响规律。

烧嘴喷口安装高度对炉内温度场、浓度场的影响数值模拟研究

采用FLUNT软件,研究了烧嘴喷口安装高度对高温蓄热式加热炉内温度场和浓度场分布的影响。研究结果表明:在烧嘴喷口间距、空气、天然气射流流速、喷射方向和温度不变的前提下,喷口安装高度对炉膛内温度分布和烟气浓度影响很大。喷口安装高度距工件550mm时,加热工件表面的温度分布最均匀,处于2100K左右。随着安装高度的升高,出口处CH_4,CO_2和NO的平均浓度随之减少,O_2平均浓度先减小再增大,当高度为550mm时,O_2的平均浓度最小,说明燃烧最充分。

高温空气燃烧技术在蓄热式加热炉中的应用分析

以某钢厂蓄热式加热炉为研究对象,针对高温空气燃烧技术的应用和发展、计算流体力的理论和燃烧过程,根据生产实际参数,利用FLUENT软件采用湍流模型、耦合混合燃烧模型,进行数值模拟分析加热炉内的流场、温度场和燃烧产物的分布情况,分析得出同侧换向燃烧方式加热效果较好,并且炉内温度梯度平滑,具有较好的温度均匀性,氧气浓度较低,与现场实际数据进行对比,证明数值模拟的研究价值和适用性,并提出优化加热炉操作运行的可行性措施。

圆形不换向蓄热式天然气熔铝炉的数值模拟

文章简述了蓄热式燃烧技术的工作原理,并对燃料换向蓄热式燃烧技术和燃料不换向蓄热式燃烧技术进行了比较。针对目前较为广泛应用的12吨以天然气为燃料的圆形熔铝炉,利用CFD软件,采用标准k-ε湍流模型、化学组分输运和反应模型中的涡耗散模型对熔铝炉炉内传热、流动以及燃烧进行了三维稳态流动的模拟研究。通过数值模拟得到了炉内气体温度场、流场的分布情况,为不换向蓄热式熔铝炉的设计与研究提供了理论基础。最后,通过实际工程项目的节能效果验证了数学模型及数值模拟的正确性。

SCR脱硝系统内置式燃烧炉温度不均原因分析及对策

内置式燃烧炉在SCR脱硝系统运行过程中,普遍存在加热后烟气温度均匀性较差的问题。目前国内广泛采用燃烧器前段遮挡、后段加导流板的方式来提高SCR反应器进口截面温度的均匀性,其中如何合理设置各段导流装置是难点。本文采用FLUENT数值模拟方法来研究燃烧器的设置位置以及前、后段导流装置的布置方式对系统温度场的影响,同时结合典型工程运行时的检测结果,验证了仿真结果的可靠性。结果表明,经过对燃烧器设置位置以及前、后段导流装置的优化,SCR反应器进口截面温度偏差可降低至±5℃以下,系统阻力可控制在300 Pa以内。

15t圆形不换向蓄热式重油熔铝炉的数值模拟

针对目前应用较为广泛的以重油为燃料的15t圆形熔铝炉为研究对象,利用CFD软件,采用标准k-ε湍流模型、化学组分输运和反应模型中的涡耗散模型对熔铝炉炉内传热、流动以及燃烧进行了三维稳态流动的模拟研究。通过数值模拟得到了炉内气体温度场、速度场的分布情况,为重油不换向蓄热式熔铝炉的设计与研究提供了理论基础,并通过实际工程项目的节能效果验证了数值模拟的正确性。

辐射管对加热炉内部燃烧影响的数值模拟与试验研究

以大庆油田火筒式加热炉为研究对象,利用试验测试和数值模拟方法,分析加热炉内增加辐射管对火筒壁面温度场的影响。试验中采用的是大气式燃烧器,燃烧功率为400 k W。研究结果表明:数值模拟结果与试验测试基本一致;安装辐射管后,火筒壁面整体温度有所降低,但分布更加均匀;火筒上部、中部和下部非均匀温度系数ε分别降低36%、26%和32%;热烟气向上流动导致火筒壁面下部的非均匀温度系数比中、上部大。

大型锻造加热炉蓄热式燃烧系统改造模拟

利用CFD软件模拟了一个大型加热炉的新型设计方案并对其合理性、可行性进行了分析。该方案将12个直焰蓄热式燃烧器布置在炉顶两侧、燃烧器出口向下安装;并相应设计45°炉衬转角使炉气作90°转向时有导流作用。采用标准k-ε模型、离散坐标模型(DO模型),系统地研究了该方案升温、保温初期、保温末期,相应燃烧器不同能量供应方式对有效加热区内速度场、温度场的影响。通过模拟发现:火焰出口高速射流区域是温度最高区域,设计中需要留有充分空间使其在有效加热区外,在此区域外的炉膛上部区域,速度场稳定且流速低,仅受高温辐射传热影响,低温烟气回流影响较小,温度相对均匀;模拟中发现因直焰燃烧器的高速燃气动能充沛,气流直冲而下,顺着特制的45°炉衬斜面90°转向后继续顺着炉底行进,约70%的炉气可以穿过垫铁和工件使之均匀加热,并达到对侧炉墙,在炉内形成均匀流场。模拟显示,在30 s的一个供热周期内,燃烧器由全能量供应30 s变为全能量供应10 s、或全能量供应5 s,铸锭表面温度差由90℃减小到15℃以内,完全满足工艺要求。

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术。其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量。针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热数学模型,对空载状态下的数值模拟和试验结果进行比较,二者基本相符,在此基础上深入研究了负载状态下加热功率、发热带宽度等设计参数对加热均匀性和加热效率的影响。结果表明:选择合理的加热功率、发热带宽度能够适当提高加热效率和加热均匀性。

碳化硅真空烧结炉温度场数值模拟与系统优化

为了提高碳化硅真空烧结炉加热系统的加热效率和温度均匀性,以ZSD4.5-1150C真空高温烧结炉为参考建模,采用Ansys Fluent软件、DO辐射模型,模拟了空载状态下真空烧结炉的瞬态温度分布规律,并与实测数据进行对比,最大误差在10%以内。在此基础上,进一步研究加热速率、加热管直径、加热管与有效加热区间距对加热系统温度分布特性及加热效率的影响,并对加热系统进行优化。结果表明,适当增大加热速率和加热管直径,可有效提高加热系统的加热效率和温度均匀性,加热管与有效加热区间距对加热系统性能影响不大;具体优化方案为加热速率9 K/min、加热管直径Φ45 mm、加热管与有效加热区间距50 mm,优化后系统加热时间减少了60 min,加热效率提高了30%,温度均匀性满足工艺要求。