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烟气旋流传热在锅炉空气预热器的应用研究

王贵荣  
【摘要】: 传热强化技术,由于能使各种换热设备的效率提高、重量和体积减少,一直受到工业界与科技界的重视。由于上世纪70年代的能源危机和国际原油价格的持续上涨,传热强化技术获得了快速发展。虽然某些受迫流动强化传热技术已得到相当广泛地应用,但是它们普遍存在一个问题,即传热强化的同时,流动阻力(功耗)增加的更多。 空气预热器是电站锅炉不可缺少的受热面,降低排烟温度,预热燃烧空气,强化燃烧,提高锅炉效率。本文对管内插入螺旋扭带的强化传热机理进行了系统的理论分析,并对光管及管内插入扭带的流场进行了数值模拟,压力修正采用SIMPLEC算法,对流项差分格式采用二阶迎风格式,模拟三维计算区域内速度场的分布情况,计算扭带的不同扭率、不同烟气流速下的换热系数、阻力系数、压降等,得到不同情况下的换热、阻力分布图。 模拟计算的结果表明:在管内采用插入扭带强化传热技术,可显著提高换热系数,但同时也带来阻力的增大。流体的换热能力和阻力系数随扭率Y的减小而增大。用新型的传热与流动综合评价指标直观地比较各种状态的换热性能,为空气预热器的设计和改造提供参考。 为了对不同扭率下强化换热管的性能进行对比分析,本文提出了一种新的换热与流动综合评价标准,与现有的有关评价标准相比,该标准简便实用,物理意义明确,在今后的换热研究中有一定的使用前景,对换热器的设计研究具有一定的参考价值。


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