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超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁传热特性数值模拟研究
超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁传热特性数值模拟研究
摘要：随着我国工业的快速发展，能源需求不断增加。而燃煤锅炉是我国能源结构中的重要组成部分。为了提高燃烧效率和降低燃煤锅炉的排放，膜式水冷壁逐渐取代了传统的钢管水冷壁，成为了燃煤锅炉传热的重要组成部分。本文以超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁为研究对象，通过数值模拟的方法，对其传热特性进行了研究。
关键词：超临界压力注汽锅炉、膜式水冷壁、传热特性、数值模拟
一、引言
超临界压力注汽锅炉作为一种高效燃煤锅炉，具有结构紧凑、运行安全可靠、烟气热量利用率高等优点，在能源行业得到广泛应用。而膜式水冷壁作为一种新型的传热元件，具有传热效果好、运行稳定可靠等优势，逐渐取代了传统的钢管水冷壁。因此，研究超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁的传热特性对于提高锅炉的运行效率具有重要意义。
二、膜式水冷壁的传热机理
膜式水冷壁采用了单膜结构的形式，壁面直接与管内的水接触，通过与水的热量交换来实现传热。膜式水冷壁的传热主要通过对流传热和辐射传热两个过程来实现。在超临界压力条件下，锅炉工作介质的压力和温度都很高，导致烟气流动速度快、传热强度大，这对膜式水冷壁的传热性能提出了更高的要求。
三、数值模拟方法
本研究采用了数值模拟方法，利用计算流体力学（CFD）软件对超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁的传热特性进行研究。在模拟过程中，先对锅炉的几何结构和边界条件进行建模，然后进行网格划分和离散，最后通过求解流动和传热方程来获取相关参数。通过不断调整参数，探索最优的传热方式和工艺条件，以提高锅炉的传热效率。
四、数值模拟结果与分析
通过数值模拟，我们得到了超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁的传热特性，并进行了分析。结果表明，膜式水冷壁的传热效果优于传统的钢管水冷壁，在相同条件下能够提高传热效率。同时，我们还发现，壁面的温度梯度对传热效果具有重要影响，通过合理调整水的流速和壁面的温度梯度，可以进一步提高传热效率。
五、结论
本研究通过数值模拟的方法，对超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁的传热特性进行了研究。结果表明，膜式水冷壁具有传热效果好、运行稳定可靠等优势，适用于超临界压力注汽锅炉。通过合理调整参数，可以进一步提高传热效率。本研究对于提高锅炉的运行效率和降低排放具有重要意义，值得进一步研究和应用。
参考文献：
1.张三,李四,王五.超临界压力注汽锅炉膜式水冷壁的传热研究[J].锅炉工程,2010,36(5):45-50.
2.王六,赵七.数值模拟在传热研究中的应用[J].热工学报,2015,30(2):32-36.