供热、供燃气、通风及空调工程

摘要

转炉烟气的干法除尘技术中，高温烟气需要喷入水雾进行冷却，实际运行中，喷水量过多或者水滴过大，就会形成“板结”，导致系统阻力加大；喷水量过少或水滴过小，烟气温度得不到有效冷却；而喷水量控制在于水滴的蒸发，所以，单颗粒水滴蒸发的传热传质研究是基础，还对整个液滴群的蒸发换热分析和实际运行中不同烟气条件下系统的喷水量等参数的掌握，提供了可靠的科学依据和理论支撑。
　　为了研究水滴在各种影响因素下蒸发的传热传质机理，以单颗粒水滴为研究对象，在综合考虑了液相物性参数随热环境变化、高温蒸发的Stefan流效应、内部环流、以及各种蒸发影响因素的情况下，编制了高温烟气中不等温水滴蒸发的数值计算程序，并且验证了整套计算方法与程序的可靠性，对比分析了以相对速度表征的对流强度对蒸发的影响，为了比较等温水滴与不等温水滴蒸发特性的异同，选取了半径、表面温度、内部温度这三个参数进行了分析。由于水对波长的选择性吸收，分析了热辐射对水滴蒸发的影响；其中，以外界黑体辐射为例，水滴认为半透明，对水滴的热辐射吸收采用了均匀吸收与吸收分布模型，并进行了对比；进一步考虑了转炉烟气的热辐射特性，并采用指数宽谱带模型法，求出了谱带发射率，结合吸收分布模型，得出了不同烟气组分下辐射吸收对水滴蒸发的定量影响。为了考虑粉尘的影响，初步计算了粉尘的发射率。
　　计算结果发现：在外界温度1000℃左右，使用等温水滴蒸发模型对于100μm级别的小水滴，会造成误差，对流越强，误差越大。在所计算的工况下，辐射吸收分布模型比均匀吸收模型预测的水滴寿命更低，两者差别为8％；水滴对辐射的吸收较明显，不计辐射造成的误差达10%以上。在所计算的工况下，考虑辐射的气体在体积分数变化时，温度越低发射率变化越明显，温度越高，由于发射率降低，忽略热辐射造成的误差越小。在小颗粒粉尘占多数，并且浓度较高时，粉尘的发射率接近1。

目录

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目录

1 绪论

1.1工程背景

1.2蒸发冷却器运行及存在的问题

1.3本文主要研究内容

1.4研究目的与意义

2 文献综述

2.1高温下液滴蒸发的研究历程

2.2国内外对于液滴蒸发的研究现状

2.3气体辐射特性的研究

3 不计高温辐射影响的不等温水滴蒸发

3.1物理模型

3.2数学模型与控制方程

3.3方程离散与求解

3.4相关参数求取

3.5可靠性验证

3.6非等温水滴与等温水滴蒸发特性的比较

3.7本章小结

4 对流—辐射耦合条件下不等温水滴的蒸发

4.1水滴吸收辐射特性

4.2水滴吸收辐射的两种模型比较

4.3气体辐射特性计算

4.4气体辐射下的水滴蒸发

4.5粉尘辐射特性的计算

4.6本章小结

结 论

参考文献

附录A[符号表]

附录B[CO2、CO量子力学参数]

附录C[水的光学常数]

附录D[铁颗粒的光学常数]

在学研究成果

致谢