焙烧装置烟气流动规律与流量分配均匀性研究

摘要

焙烧装置是用烟气来加热某些设备使其达到一定温度正常工作的装置，它要求它的烟气分配室各喷管能够均匀分配流量。这种较大流量气流的多支管流量均匀分配问题是较复杂的，但也是工程应用中不可避免的。流体均匀分布也是许多设备改进性能的重要技术措施，因而流量分配均匀性问题具有重要意义。 本论文采用数值模拟和实验相结合的方法，研究了焙烧装置分配室的烟气流动规律和流量分配均匀性。数值模拟是研究烟气流动规律和流量分配规律的一种便捷有效的方法。文中应用数值模拟方法全面研究了低温和高温时分配室流体速度、压力和流量分布情况，以及添加分布板改善喷口速度分布的情况，并改变管道有关参数，分析它们的变化规律以及影响因素，探究流量均匀分配所需的管道结构。 研究结果表明，影响流量分配的主要参数为入口管和总管直径、支管流量系数C和动量交换系数k。合理调整各支管入口截面大小，能有效地实现流量均匀分配。高温烟气其流动规律和流量分配情况与低温时差别较小，根据温度的变化适当调整喷管的烟气流量，可以实现热量的均匀分配。实验结果与数值模拟结果吻合得较好，数值模拟的结果是正确的。 文中所得结果为较大流量气流的多支管流量均匀分配技术的应用奠定了基础，对各类流量分配问题具有重要的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

1绪论

1.1研究背景与课题来源

1.2铝电解及其焙烧技术

1.3多支管流动及流体分配问题研究现状

1.3.1一般流动问题研究现状

1.3.2流量分配管流动问题研究现状

1.3.3速度均布理论综述

1.4本文主要研究工作

2焙烧装置分配室流体流动的数值模拟

2.1物理模型

2.2数学模型

2.2.1流体流动与传热控制方程

2.2.2网格划分与边界条件

2.2.3方程离散

2.2.4源项离散

2.2.5控制方程计算式

2.2.6速度和压力的修正

2.3冷态流动计算结果及分析

2.3.1流量分配的影响因素及其原因

2.3.2改变支管入口面积后流量分配情况

2.3.3喷口速度均布及其影响

2.3.4管道压力分布

2.4高温气体流动数值模拟结果及分析

2.5有关参数的变化规律

2.5.1支管流量系数变化规律

2.5.2动量交换系数变化规律

2.6小结

3烟气焙烧装置流量分配实验研究

3.1实验装置、系统与实验方法

3.1.1实验装置及系统

3.1.2实验方法

3.2冷态流量分配实验结果与分析

3.2.1未改变支管结构时的流量分配均匀性

3.3.2改变支管入口尺寸后的流量分配均匀性

3.3.3支管出口(喷口)速度分布

3.3.4管道压力分布

3.3.5实验与数值模拟所得k和C值比较

4流量分配计算方法与工业焙烧试验

4.1流量分配计算方法

4.2工业焙烧试验

5结论及今后工作建议

5.1结论

5.2今后工作建议

致 谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

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