陶瓷蜂窝蓄热体传热过程数学模型的研究

• 作 者: 王博
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 蓄热体传热过程 陶瓷蜂窝体 数学模型

目前，能源和环境问题正越来越受到各国政府和企业界的高度重视。人类面临的首要问题是如何充分利用能源，降低能源的无效损耗，最大限度地回收利用余热以及降低污染物的排放量等。蓄热式燃烧技术是一项全新的燃烧技术，它具有高效节能和低污染排放等多重优越性。
蓄热式燃烧技术的关键是蓄热体的应用，与我国长期使用的球形蓄热体相比，蜂窝蓄热体在换热面积，尺寸和换向时间等多方面显示了相当的优越性。但是在国内关于蜂窝蓄热体传热性能的研究并不多见，还缺乏实验数据，只能通过数值模拟进行研究。本文的研究内容是陶瓷蜂窝体蓄热室的热工特性。通过介绍国内外课题研究方法与进展情况，确定采用数学模型方法。通过对蜂窝体蓄热室内部传热过程分析，建立了蜂窝体蓄热室一维非稳态传热过程数学模型。确定了定解条件，进行了气体和蓄热体的传热系数计算，燃料燃烧计算，给出了计算用蓄热体参数。对控制方程进行了离散，运用MATLAB语言进行了数值计算。用本文所建立的数学模型对某钢厂蓄热烧嘴式加热炉中的蓄热体进行了仿真计算，并与实测数据进行了比较。结果表明，计算值与实测数据吻合较好，相对误差在4％以下，说明所建立的数学模型合理，数值模拟方法正确，计算结果可信。利用所建立的数学模型研究了蓄热体内烟气(空气)和蓄热体温度场的变化以及蓄热体结构参数和操作参数对热工性能的影响。
本文通过对陶瓷蜂窝体蓄热室内部传热性能的研究，为蓄热室的设计，制造和应用提供理论依据和指导作用；为蜂窝体蓄热式燃烧器产品的开发以及在工业炉上的实际应用提供理论依据和指导作用。