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强制平衡式燃气热水器燃烧、热工特性研究

刘其鑫  
【摘要】:本论文应用燃烧学、传热学、流体力学、正交实验和数理统计等知识对强制平衡式燃气快速热水器的燃烧和热工特性作了较详细的分析,提出了一些作者自己的观点,还对强制平衡式燃气快速热水器的强化传热提出了建议。 首先作者应用理论知识和实验数据对强制平衡式燃气快速热水器的传热过程作了较详细分析,指出了其传热过程的一些特点,得出了一些结论: 烟气与水的热交换过程分燃烧室和换热器两部分进行。燃烧室内的热交换以烟气与燃烧室壁面的对流换热为主,辐射换热为辅,其换热量占烟气与水的换热总量的比例约为30%。在换热器内,烟气处于低雷诺数流动,其烟气侧换热系数比较低,且其平均换热系数随燃气流量的变化不大。水在换热器盘管内的流动和换热一直处于初始发展段,其换热强于充分发展段,但它与管壁的换热系数很难准确计算。对于热水器上的换热器而言,第一排盘管内水与烟气的换热占整个换热器内水与烟气换热总量的65%左右,这是烟气在前后两排盘管中换热机理不一样造成的。关于换热器的强化传热,笔者建议适当增大肋片前缘与第一排盘管的距离,这有利于提高烟气流动雷诺数,使换热增强,还可以将盘管的截面形状由圆变为椭圆。 本论文通过正交实验从燃气压力、水流量、进风口面积和排烟口面积这四个因素中找出了影响强制平衡式燃气热水器的燃烧和热工特性的主要因素。对上述四个因素与强制平衡式燃气快速热水器的热效率、烟气中氧体积含量、烟气中CO(=1)体积含量和排烟温度之间的关系作了回归分析,作出了曲线并给出了关于曲线的分析。通过分析发现对于强制平衡式燃气热水器而言,过剩空气系数是一个很重要的量,因为它影响到热效率、烟气中CO体积含量和排烟温度。任何能改变过剩空气系数的指标都将改变热效率、烟气中CO体积含量和排烟温度。分析还发现在热水器中,CO的产生不只是在燃气燃烧过程中,燃烧产生的烟气在与换热器的热交换过程也可影响到CO的生成。


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