热风炉矩形喷口燃烧器流动模拟及冷态实验研究

摘要

燃烧器是决定炉膛燃烧最重要的设备，它决定着热风炉的性能。为了得到更高的理论燃烧温度，那必须要使燃烧更充分，燃烧充分性的提高能减小过剩空气系数，进而提高出炉风温增加经济效益；其中出口气流均匀性是燃烧充分性的重要影响因素。气流均匀性的提高能增加燃烧火焰的稳定性；保证炉墙受力均匀，避免出现隔墙烧穿倒塌的现象；提高蓄热室内蓄热体的受热均匀，热效率会增加；同时能提高燃烧器寿命。
　　为使出口流速均匀性提高，关键的是在出口高炉煤气以及助燃空气的速度分布要均匀。非常有效的办法就是在空煤气管道内部加设导流板。
　　论文建立了与提供的原形相似比为1:5的模型，通过改变挡板间隙，测量出口多个点的速度值,来计算均匀性值大小以对比找出最佳的挡板缝隙。最后，当挡板左右间隙都是140mm,出口均匀性最佳，达到了96.86％.
　　论文还从理论研究出发，利用数值模拟，对冷态下的气体流动进行模拟，来分析燃烧器喷口出的流动特性。模拟得到的结果与模型实验在定性上是一致的，可以用模拟方法对热风炉出口流速均匀性进行定性对比。最后显示左右挡板间隙都是140mm时候，出口速度均匀性最佳。
　　最后，论文还对课题进行了进一步研究，继续调大两边间隙，以研究更窄挡板的出口流速均匀性问题；而且还根据出口流速分布性质，中间流速小两边流速大的特性，给挡板中间开缝以增加出口轴心处的速度，这样来研究喷口处的气流均匀性。

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1 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外热风炉研究现状

1.3矩形喷口燃烧器的结构以及工作原理

1.4本课题研究目的和意义

1.5课题的主要研究内容及方法

2热风炉数值模拟理论基础

2.1计算流体动力学基础

2.2物理模型的建立

2.3数学模型的建立

2.4湍流

2.5本章小结

3冷态实验

3.1实验理论基础-流动相似性原理

3.2实验装置模型

3.3实验内容

3.4数据处理方法

3.5实验结果及分析

3.6本章小结

4矩形燃烧器出口的流速模拟

4.1三维实体模型的参数

4.2实体模型的建立

4.3网格划分

4.4边界条件的设定

4.5没有挡板的速度场结果分析

4.6有挡板的速度场结果分析

4.7不同流量的数值模拟

4.8本章小结

5对挡板的宽度和样式的研究

5.1继续增大两边间隙的模拟

5.2改变挡板样式的模拟研究

5.3本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献