工业硅炉电磁场和温度场的数值模拟

建立了一台12.5 MW的三维矿热炉有限元模型,并着重优化了坩埚区和熔池模型的设计,对矿热炉内的电流密度、焦尔热场以及温度场做了全局化的有限元模拟,并探究了不同电弧高度和炉料比电阻对炉内温度场的影响.结果表明:三相交流电产生的集肤效应和邻近效应对电极内的电流密度分布有显著影响;且数值模拟的温度场分布与实地测量的结果吻合良好,能够充分地证明计算结果的准确性;电弧高度和炉料比电阻对炉内最高温度及熔体中心点的温度有重要影响.     

焰熔法单晶体生长炉炉体结构设计与计算

以氢气和氧气的燃烧传热为基础,对焰熔法单晶体生长炉的结构进行了设计,计算炉膛与炉体内的温度分布,分析炉体结构参数对炉体温度分布的影响规律。结果表明:由于高温火焰与内壁之间的对流与辐射换热,内壁温度在观测孔下沿30 mm处达到最高,为1 757 K;增大保温层厚度有利于提高炉体的保温性能和外壁温度的降低,为避免炉体内壁温度高于耐火材料的耐火度,同时需要增加耐火层的厚度;降低保温层的导热系数,耐火层温度会升高,而且径向温度梯度减小,而保温层的径向温度梯度明显增大,外壁温度显著降低。     

电极参数对石墨化电炉热电场的影响

建立了连续式石墨化电炉电场、温度场的计算模型,利用数值计算方法对其石墨化过程进行了热电耦合计算,得到炉内电场、温度场的分布规律。结果表明,电炉的发热区域主要集中在两电极之间;电场强度、电流分布趋势相同,两者高值均分布在电极附近;高温区域主要分布在两电极间中下部,温度可达到2 400.0 ℃以上,但其高温区域分布大小、温度峰值与电极参数有直接关系;随着电极间距的缩小,高温区域扩大,温度峰值升高,且温度升高幅度随着电极间距的缩小而增加;随着电极直径的增加,高温区域扩大,温度峰值升高,温度升高幅度随着电极直径的增加而增加;随着电极深入物料长度的增加,高温区域扩大,温度峰值升高,但温度升高幅度随着电极深入物料长度的增加而降低。     

钛铁矿熔炼过程中DC炉内挂渣层厚度控制的研究

分析了炉内的工艺温度和渣中MgO的含量随加热时间的变化特征．结果表明DC炉内挂渣层厚度主要与炉内的工艺温度和渣中MgO的含量有关．整个实验过程的工艺温度控制在1700～1750℃范围内,渣中MgO质量含量控制到小于1．8％时,可有效避免炉壁烧穿．随工艺温度的增加,渣中MgO质量含量增加,挂渣层减薄．研究熔炼过程中DC炉内挂渣层厚度变化对熔炼工艺的稳定控制和生产效率的提高具有重要的意义．     

煤气发生炉氧化层厚度和渣层高度检测装置(UWM)通过省级鉴定

UWM 装置是检测煤气发生炉炉内氧化层厚度和渣层高度的装置,用于检测炉内壁外层1.6米长沿垂直方向的温度分布,根据测得的互成90°角的四个方向的温度分布曲线用微型计算机进行识别、判断,以显示出炉内氧化层高度和渣层厚度,并可在出现不正常工况时自动报警。该装置由华东冶金学院自动化系徐春山副教授研制,江苏泰兴自动化仪表厂试制,并经     

空冷式感应炉熔炼铝合金的实验研究

感应加热具有加热速度快、效率高、污染少的特点,而空冷感应加热在生产上更具有节约水资源、生产设备简单、运行安全以及维护方便等优点.本文在研制的空冷式感应加热试验装置上进行了感应加热及熔炼铝合金物料的实验,获得了熔炼过程中坩埚壁及物料的温度变化以及该感应炉的热效率数据.实验研究表明,熔炼铝合金的过程中,坩埚外壁温度分布均匀,绞线温度远低于漆包线耐热温度,炉体设备工作正常;用空冷式感应加热铝合金物料,其热效率大于70%,比电阻炉和火焰炉效率高10%～20%,节能效果显著.空冷式绞线感应炉,与水冷式感应炉相比,具有结构简单、维护方便、节约水资源等优点.空冷式感应加热炉用于金属物料的加热和熔化基本可行.     

12.5 MVA硅铁炉极心圆参数的探讨

简要分析电炉极心圆直径与炉料电阻的关系 ,极心圆直径大小对炉内功率分布及热分布的影响 ,结合我公司 12 .5MVA硅铁炉极心圆直径长期探索 ,指出 12 .5MVA硅铁炉极心圆直径在 2 .60～ 2 .65m较合适 ,且能取得良好经济技术指标     

墙式切圆锅炉燃烧过程的数值模拟

为研究墙式切圆锅炉炉内的燃烧问题,采用Fluent模拟软件,分析了炉内的速度场、温度场和NOx的分布规律.结果表明,炉膛燃烧器区横截面的切圆直径随着炉膛高度的增加逐渐增加;在炉膛中心纵截面上,炉内中心温度低于两侧温度,而且随着炉膛高度的增加,温度先增后降,炉壁附近出现局部高温;NO浓度沿高度方向先升后降.     

树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

高炉炉缸形成Ti(C,N)粘结层的实验室模拟

在实验室条件下,模拟高炉冶炼钒钛磁铁矿时炉缸处Ti(C,N)粘结层生成过程.通过热力学分析,反应在试验条件下可以进行.TiC、TiN生成的起始温度分别为1467K和1408K.采用金相显微镜、SEM和XRD等对试验坩埚中渣-石墨边界层进行分析.结果得到,反应随恒温时间的延长Ti(C,N)粘结层增厚并趋于复杂化,形成由渣、铁、Ti(C,N)以及碳颗粒组成的混合层.其中,Ti(C,N)以点散状分布.     

液态排渣炉燃烧过程的数值模拟

针对一台液态排渣旋风炉在不同配风方案下炉内燃烧过程和NOx分布进行三维数值模拟分析,建立液态排渣旋风炉内的流动和燃烧的数学模型,针对近壁燃烧的情况采用trap方式对炉内随气流运动的颗粒进行壁面捕捉.计算结果详细描述炉内的流场组织、温度场、氧气质量分数及不同配风情况下的NOx分布情况,并与该炉运行实验数据进行比较验证.计算结果显示,3种配风方式下液态排渣炉的燃烧均较为完全;相比较其他配风方式而言,分级配风方式下燃烧温度场分布更为均匀,顶部旋流二次风和切向二次风的共同作用加强了炉内气流的扰动,强化了炉内燃烧,使得整个炉膛的温度水平均维持在较高温度段,能够提供足够高温的烟气以满足裂解要求;同时下2层二次风强化了炉内水煤浆颗粒的燃烧,能够更好的抑制NOx的生成,采用分级配风方式下炉膛出口NOx质量浓度可低至684mg/m3,可以有效减少NOx排放.     

直流电弧等离子炬温度场-电场分布特性数值模拟

直流电弧等离子体是近年来放射性固废处理领域的重点开发技术。本文以直流非转移弧等离子炬为对象,基于Fluent软件UDF与UDS的二次开发功能,将数值模拟过程与工质气的物性参数、控制方程组源项变化以及电极电流分布进行动态链接,建立了二维轴对称的磁流体动力学(MHD)计算模型;通过求解流体力学控制方程组与麦克斯韦方程组,并采用合理的边界条件,得到了等离子炬内的温度场、速度场以及电流电势分布规律。结果显示,阴极附近电位降显著,电流密度分布集中;层流条件下弧柱区温度分布均匀,中心温度为全流域最高,区域边缘温度梯度较大;阳极附近存在电流密集分布区域,可作为弧根位置预测依据。研究工作同时为等离子炬电极寿命-射流热效率的耦合分析计算奠定了方法基础。     

稳态下锡电极的轴向温度分布

根据STANNEX氧化锡电极(以下简称锡电极)的热导率曲线,以平壁导热为模型,建立了锡电极中心轴向温度分布的简化模型.根据锡电极使用的实际情况建立实验炉,测试了锡电极在稳态下的边界温度以及锡电极中心在稳态下的实际温度分布.根据实验所测得的边界条件对锡电极的温度分布作了深入细致的推导.用有限差分法求出了锡电极的轴向温度分布,计算结果跟实际测试温度能较好地吻合.对电极导电的牵引材料的选择有很好的指导意义,同时也为玻璃电熔的散热与功率配置以及电极使用过程中的冷却提供了较好的参考.根据实际温度情况采取相应的冷却措施,从而可以延长锡电极的使用寿命.     

燃烧调整对炉内温度分布及NOx排放的影响

采用具有三维温度场可视化监控系统的300MW四角切圆燃煤锅炉,研究燃烧调整对炉内温度分布和NOx排放规律的影响。结果表明,总风量调整、总燃料量扰动、燃烧器摆角调整、层间燃料量调整、燃烧器不同组合以及单层燃烧器燃料调整直接影响炉内沿高度方向的温度场分布、NOx的排放量、飞灰含碳量和辐射能。NOx排放量与实时炉内温度分布密切相关,这与已逐渐成熟的NOx生成机理的研究结果一致。     

燃烧器布置对1 000 MW锅炉热偏差的影响

为改善单炉膛双切圆锅炉燃烧器墙式布置时炉内形成"冷热角"、易结渣的问题,提出一种新型燃烧器布置方式.利用Fluent软件模拟一台1 000 MW超超临界锅炉燃烧器布置对炉内流场和炉膛上部受热面热偏差的影响.结果表明,燃烧器采用半墙式半角式布置方式可以有效改善炉内的斜椭圆流场,降低前墙中部区域的温度,同时使火焰中心上移,屏底温度增加;气流旋转动量的增大导致切向速度提升,切圆直径增大,炉内气流有偏向侧墙的趋势.对于炉膛出口各截面的烟气速度、温度分布不均匀性和炉膛上部受热面热偏差增加问题,可以采用燃尽风偏转等措施来减小热偏差.     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(Ⅰ)催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析,通过模拟计算,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响.模拟结果表明,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率.     

感应熔炼冷坩埚内磁场的分布规律

实验测定了冷坩埚内无负载时空间磁场的分布,考察了输入功率、位置对磁感应强度的影响,计算了无坩埚时空心圆柱线圈内空间磁场的分布,比较了在有无坩埚两种情况下磁场分布特点.结果表明,随着输入功率的逐渐增大,磁感应强度逐渐增大;磁感应强度沿径向分布规律为在坩埚中心位置最小,向坩埚内壁边缘逐渐增大,在坩埚内壁处达到最大;磁感应强度沿轴向分布为中心附近最大,向两端逐渐衰减;坩埚的加入并没有改变空心圆柱线圈内磁场的空间分布规律,还是中间大、两端小,但由于屏蔽作用,大小却有所变化,衰减到线圈内无坩埚时的50%左右,磁场分布趋于平缓.以上实验结果为有效的利用冷坩埚进行感应熔炼提供了实验依据.     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(I)——催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析 ,通过模拟计算 ,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响 .模拟结果表明 ,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著 ;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率     

油页岩气体热载体干馏炉冷态速度场模拟及优化

对直径1 600 mm,高度2 792 mm,中心管进气的油页岩气体热载体干馏炉的干馏段,采用CFD Fluent方法来进行仿真,模拟冷态时干馏炉干馏段的速度场分布,并根据流场分布结果对干馏炉进行结构优化.由于物料堆积阻碍气体流动,将物料区域设置为多孔介质区域,通过不同布气方式的对比,确定最佳结构.结果显示,与两层布气相比,四层布气的速度分布更加均匀,气体热载体能够更好地穿透料层;在中心进气管上合理地开若干布气孔后,有效地改善了四层布气时相邻布气管间速度较小的缺点,使速度分布更加均匀.     

保温原油实验环道温度场计算及分析

通过对保温原油实验环道的传热分析,建立保温含蜡原油实验环道温度场计算模型,计算得到管道内部温度分布,以及管道内壁温度梯度变化规律。对不同环境温度、油流速度和有无结蜡对管道温度场分布的影响规律进行分析。结果表明,管内油温与套管中的冷却水温差越大,管壁的平均温度梯度越大;管壁的平均温度梯度随油流速度增加而增大;当管壁上有了沉积物,沉积层内表面的温度梯度比初始时刻有所降低,降幅随着距离入口端长度的增加逐步减小。