炉顶平焰供热的炉内热工特性试验研究（Ⅱ）──炉内传热特性的模拟试验.docx

炉顶平焰供热的炉内热工特性试验研究（Ⅱ）──炉内传热特性的模拟试验
炉顶平焰供热的炉内热工特性试验研究（Ⅱ）──炉内传热特性的模拟试验
引言：
燃烧锅炉是现代工业生产中不可或缺的重要设备，其主要功能是燃烧燃料产生热能，并通过传热的方式将热能传递给介质（如水供暖或蒸汽发电），因此燃烧锅炉的传热性能是评价其能源利用率的重要指标之一。其中，炉内传热特性对于锅炉整体传热性能的影响尤为重要，因为炉膛是锅炉的核心部件，烟气在炉内流通时，热能通过传导、对流和辐射的方式传递给蒸汽或水，而炉内传热过程的特性对于锅炉的节能和安全运行具有重要意义。
本文主要介绍了一项针对炉顶平焰供热的炉内传热特性的模拟试验，通过建立数学模型对炉内传热特性进行研究，并验证模型的准确性，为进一步优化锅炉结构和改善燃烧热效率提供理论依据和实验数据。
材料与方法：
实验采用ANSYSFluent软件对炉内传热特性进行模拟，以炉顶平焰供热的工业燃煤锅炉为例，建立三维炉内数学模型，其中包括燃烧室、传热面、烟管、热风道等。燃烧过程采用咳嗽-冲击接触反应模式，燃烧波在燃料颗粒的扰动下形成，从而增强了烟气的紊流程度，提高了传热效率。在模拟过程中考虑了气体和固体材料的热力学性质、传热系数、烟气流量、烟气温度和压力等参数，以多孔介质模型对烟气在炉内流动进行描述，并采用离散相模型对颗粒物的运动进行模拟。
结果与讨论：
通过数值模拟计算，得出了在炉内传热过程中烟气和水/蒸汽之间的传热系数，并与实验数据进行对比，验证了模型的准确性。同时，还对燃料类型、燃烧状态、炉膛结构和燃烧过程等因素对传热特性的影响进行了分析。
结果表明，在相同的燃烧条件下，燃料的类型对传热特性有显著影响，煤炭的平均传热系数比天然气和液化石油气高约30%。同时，燃烧状态也是影响传热效率的重要因素，过量空气系数增加会导致放射传热系数的减小，对流传热系数的增加，而过少的空气则会导致燃烧不完全，影响传热效率。此外，炉膛结构的改进也是提高燃烧效率和传热性能的有效措施之一，类似于炉顶平焰供热的锅炉结构具有利于烟气流动和传热的优势，能够提高燃烧效率和传热系数。
结论：
本研究通过建立炉内传热特性的数学模型，对炉顶平焰供热的工业燃煤锅炉的传热特性进行了模拟分析，并通过实验数据的验证，得出了燃料类型、燃烧状态、炉膛结构等因素对传热效率的影响，为优化锅炉结构和提高燃烧效率提供了理论依据和实验数据。未来，可以进一步研究不同燃料组合、燃烧条件和炉膛优化设计对传热效率的影响，探讨更加节能和环保的燃烧锅炉技术。