随燃尽率变化的煤颗粒辐射特性计算研究

摘要

辐射换热是炉内燃烧最主要的传热方式。弥散在空间中的灰分和燃尽率不同的未燃尽炭的混合悬浮粒子的辐射特性,对炉内煤粉燃烧辐射传热的精确计算有重要影响。虽然单个煤粒的燃烧过程非常短暂,但是由于燃烧过程的不均匀性,从整个空间来看,燃尽过程中的每一个状态都是一直存在的。因而研究不同燃尽率下煤颗粒的辐射特性是极其有意义的。
　　随燃尽率变化的煤颗粒辐射特性的传统求解过程,一般都是基于等直径变密度和等密度缩核这两种极限燃烧结构模型。利用实验测得的孔容积,对传统求解煤颗粒辐射特性的模型进行改进,改进后的模型计算结果比传统模型更符合实际情况。
　　分别采用传统模型和改进后的模型,对五种烟煤、两种褐煤和一种无烟煤煤粉颗粒在不同燃尽率下的辐射特性进行计算。发现粒径分布对颗粒辐射特性有重要影响。随着颗粒粒径的增加,同一燃尽率下不同粒径颗粒的单色消光、散射和吸收效率曲线仿佛都是在前一粒径对应曲线的基础上,沿波长递增方向拉伸平移后得到的。同一燃尽率下的不同烟煤,其单色消光、散射和吸收效率随波长变化的趋势基本相同;这主要是因为烟煤不同煤种之间各成分含量差异不大。而褐煤不同煤种之间辐射特性不具有明显的相似性;这与褐煤结构复杂,不同褐煤之间各成分含量差异巨大有关。褐煤的平均单色吸收效率随燃尽率呈现出一直减小的趋势。无烟煤单色消光、散射和吸收效率呈现出随波长增大而增大的趋势。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2煤粒子辐射特性研究现状

1.3颗粒辐射特性的求解方法

1.4本文主要工作及内容安排

2 求解颗粒辐射特性的基本原理

2.1引言

2.2有效介质理论

2.3 Mie散射理论

2.4 T矩阵理论

2.5本章小结

3 煤颗粒辐射特性随燃尽率变化的求解过程

3.1引言

3.2基于等直径变密度结构的模型

3.3基于等直径变密度结构的模型改进

3.4基于等密度缩核结构的模型

3.5基于等密度缩核结构的模型改进

3.6本章小结

4 煤颗粒辐射特性随燃尽率变化的计算结果分析

4.1引言

4.2程序验证

4.3煤粉颗粒等效光学常数求解

4.4四种模型计算结果对比分析

4.5粒径对煤颗粒辐射特性随燃尽率变化情况的影响

4.6不同煤种颗粒辐射特性随燃尽率变化的计算分析

4.7本章小结

5 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2后续工作展望和构想

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研成果