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套筒式热风炉流场及温度场数值模拟

陈明  
【摘要】:套筒式热风炉由于其结构紧凑,热效率高,适用范围广等特点,在日常生活和生产中得到了广泛的应用,但套筒式热风炉存在烟气和空气之间的传热系数较低,炉体材料出现高温氧化剥落、甚至烧穿以及积灰等问题,本文通过对热风炉换热体进行数值模拟,仿真。找出容易出现问题的关键部位,并提出改进建议。 本文运用Pro/e对热风炉换热体进行实体建模,根据热风炉的运行环境及关注的主要部位,对实体模型进行简化,运用Workbench的Mesh模块对实体模型进行网格划分,运用Fluent对热风炉中烟气和空气的流场和温度场进行仿真,得到热风炉换热体的温度场的分布。 在流场的分析过程中,对流体的控制方程进行了必要的数值建模推导,得出辐射筒内烟气大型漩涡是换热管振动的主要诱因之一。在温度场的分析过程中,对肋片增加烟气和空气换热效率进行了数值建模,通过数值建模得到了肋片增加热效率的临界值。 在对热风炉换热体温度场进行分析的过程中,对热风炉换热体内腔的热辐射进行了数值建模,得出增加辐射换热的方法是增大热风炉腔体的黑度,在热风炉的间壁传热中,绝大部分的热量传递是由底层层流决定,通过分析得出,炉壁粗糙凸点的平均高度大于底层层流厚度时,流体将会越过凸点处在凹处形成漩涡,使凹处的流动得以改善,从而改善对流换热的情况。这对设计热风炉肋片的高度有指导作用,可以通过计算底层层流的厚度来设计肋片的最小高度,从而达到提高热风炉换热效率的目的。为热风炉换热体结构设计改进提供依据。


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