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低NOx旋流燃烧器实验研究及数值模拟

倪刚  
【摘要】:我国能源结构以煤炭为主,而煤炭燃烧又会产生大量氮氧化物,破坏大气环境,严重危害人类健康,恶化人类赖以生存的环境。目前已经有很多种降低NOx的技术,综合改造费用和脱硝效率可以看出低NOx燃烧器在控制NOx方面具有最好的效果,开发低NOx燃烧器具有良好的市场前景。本文通过对一款原型燃烧器进行试验和数值模拟,对它的空气的动力场做了详尽的分析,旨在为这款燃烧器的优化提供理论依据。 本文首先对这款低NOx旋流燃烧器进行了冷态试验,分别讨论了不同中心风,内二次风,外二次风,外二次风叶片角度对燃烧器出口处的流场回流区的影响,同时也讨论了内次风,外二次风和叶片角度对一次风刚性的影响。 然后,对数值模拟的模化理论做了介绍,重点介绍了标准k -ε模型,RNGk -ε模型,Realizable k -ε模型三种湍流模型,分别对燃烧器的冷态流场做了模拟,通过模拟结果与实验结果对比,发现RNGk -ε模型最合理,为了进一步验证RNGk -ε模型的合理性,本文又对另一款燃烧器进行模拟和对比,发现RNGk -ε模型最优。 再次,本文用RNGk -ε模型对燃烧器进行数值模拟,分别讨论了在不同内二次风,外二次风,不同一次风扩口,和不同中心钝体情况下燃烧器的空气动力场的特点,给出了不同二次风,一次风扩口和中心钝体对流场的影响。 最后,本文对这款燃烧器进行了热态试验,用便携红外分析仪测量不同配风工况下NO沿炉膛分布情况,,以及CO、CO_2、O_2和炉膛温度水平。


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