高温烟气余热回收空气换热器传热特性研究

摘要

21世纪的到来使我国工业迅速发展,使得能源的需求量大幅度的增加,因此提高能源利用率显得尤为重要。高温空气换热器是提高工业炉窑热效率的重要设备,针对管式空气换热器排烟温度过高,烟气余热利用率低等问题。采用理论研究和数值模拟相结合的方法,通过对管式空气换热器烟气流动换热和参数优化进行研究以充分发挥传热面的作用,提高换热效率。
　　本文对管式空气换热器建立换热管管外流场模型,以实际工况参数作为边界条件,通过ANSYS CFX软件对换热管管外流场模型进行数值模拟得到它的传热特性。通过模拟得到的数据与实际参数进行比较,发现与实际工况数据吻合良好,说明换热器计算模型的模拟结果对于预测换热器的换热性能有着较为良好的准确性和可行性,同时也分析了模拟结果和实际数据之间误差产生的一些原因。
　　通过强化传热方法对管式换热器提出改进方案,即在光管的外壁添加圆形翅片来增加换热管的传热面积以此来换热器的换热效果。通过对翅片的厚度、翅片间距、翅片的高度、烟气的进口速度等参数进行数值模拟。得到烟气进口速度对换热性能的影响要超过翅片管结构参数对其的影响。
　　改变烟气进口速度和翅片管的结构参数,通过对每组参数进行模拟对比,得出每组参数对换热效果的影响。其结果为,当翅片厚度为0.8mm、翅片间距为3mm、翅片高度为12.5mm、烟气进口速度为5.16m/s时传热效果最佳。

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1绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 空气换热器的作用和类型

1.3 国内外对空气换热器的研究现状

1.4 课题研究的目的、主要内容和方法

1.5 本章小结

2空气换热器中的传热理论简介与CFD计算基础

2.1传热的基本方程及传热计算

2.2换热器CFD基础

2.3本章小结

3空气换热器的结构与工程参数

3.1空气换热器的结构

3.2换热管排列分析

3.3空气换热器的实际工作参数

3.4本章小结

4 空气换热器管外流场数值模拟

4.1模型建立

4.2数值模拟结果与实际情况的比较

4.3本章小结

5空气换热器的改进

5.1换热器的强化传热方法

5.2翅片合理参数的确定

5.3烟气进口速度对换热器传热特性的影响

5.4改进的效果评价

5.5本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢