窑炉火焰空间辐射传热数学模型探讨

本文从能量平衡原理出发,以多孔推板窑为例,提出了窑炉火焰空间传热过程的二维通量辐射数学模型并进行了求解。作为应用探讨,文中给出了多孔推板窑设计计算实例,从而为窑炉火焰空间辐射传热过程数字模拟指明了方向。     

布朗工艺一段转化炉的模拟计算

在建立炉膛燃烧传热模型和管内气固相催化反应模型的基础上对布朗工艺合成氨装置一段炉辐射段进行模拟计算.炉膛燃烧传热过程采用Hottle区域法建立三维辐射换热模型,与管内的气固相催化反应动力学模型迭代求解,得出了炉膛三维温度分布以及管内温度、压力、组成随高度的分布.计算结果与实测值基本吻合.由于炉膛燃烧传热模型采用三维模型,与传统的一维和二维模型比较,计算结果更为精确.计算方法和结果对于节能降耗以及设备的改进等都有非常重要的意义.     

管式炉辐射室传热计算新方法

应用 Lagrange 乘子法求解石油化工管式炉辐射室传热计算问题,推得用于管式炉辐射室传热计算的基本方程,经现场四种不同炉型的考核计算表明,所得方程式可用于工艺计算。对迭代初始值选取与收敛性的关系作了详细研究。结果表明:所得方程式(8)为烟气出口温度 Tg 单调增函数,在任何 tg 点处不存在 f′(Tg)=0值。本文式(8)可提供一种比传统方法更为简单准确的图解方法.     

竖直管外气液逆流环状降膜速度与温度分布

建立了竖直管外环状降膜气液逆流传热传质条件下稳态层流降膜一维速度分布和二维温度分布模型,以及膜厚和降膜表面热通量的数值计算方法。表面热通量的模型计算值与实验值在气体Reynolds数Re_g<1200的范围内吻合较好,表明基于界面摩擦因子求解模型的方法在两相均为层流条件下是可靠的。模型显示了降膜速度分布和温度分布的非线性特征,降膜表面附近陡降的温度梯度表明,减小膜厚是强化降膜传热传质过程的有效途径。     

基于滴膜共存理论热虹吸管冷凝段传热模型

引入滴膜共存冷凝传热理论分析管内存在滴状冷凝的热虹吸管冷凝段传热,将热虹吸管冷凝段传热表示为滴状区和膜状区传热之和建立传热模型。滴状区,以Rose冷凝传热模型计算单个液滴的传热,基于随机分形理论建立了液滴的空间和尺度分布函数,进而求解整个滴状区的热通量。膜状区,根据Nusselt竖壁层流膜状凝结理论进行热通量的计算。通过沟流级别计算滴状区和膜状区的面积比率,从而建立滴膜共存冷凝传热模型。传热模型计算结果与实验结果较为吻合,能够反应热管冷凝段传热本质。     

气化炉与辐射锅炉接口的传热流动数值模拟

针对气化炉底部、辐射锅炉拱顶及两者接口组成的系统,应用标准k-ε湍流模型、流体体积(VOF)流模型和多种辐射模型进行了非稳态计算,辐射模型包括离散坐标法(DOM)、P-l模型和离散传播辐射模型(DTRM),运用文献数据和实验值对DOM模型计算结果进行了检验.计算结果表明:辐射传热在整体传热中占主导地位,且残渣或飞灰对热辐射的影响不可忽略;DOM法计算得到气固两相流在直段最大温降为31.5℃,因此控制合适的气化炉出口物流温度可避免熔渣凝固而引起堵渣:直段末端平均流速为13.7 m·s-1,锅炉内颗粒在湍流区域富集,少部分回流至拱项区.     

矩形槽强化膜状冷凝换热数值分析与实验研究

研究了饱和蒸汽在垂直矩形槽表面的层流膜状冷凝换热,对物理模型进行了适当的简化,建立了冷凝液的流体流动方程,并与二维导热方程耦合,用数值方法解方程,通过迭代,得到了传热量与坐标z的关系。为了验证数值分析,建立了饱和蒸汽在矩形槽表面冷凝的实验模型和实验装置,测量了在不同的温差下的热通量,并与计算热通量做了对比。结果表明,热通量数值分析值与实验值吻合较好,最大偏差不超过10%,说明关于矩形槽强化冷凝换热的数值分析具有可行性,可用于矩形槽的参数设计和换热计算。     

新型重力热管的研究

提出了一种具有内插物的新型重力热管,该热管避免了流体的逆流流动.实验观察和传热性能的实验研究表明,其操作稳定,传热性能良好,具有较高的临界热通量.在分析以乙醇、水为介质的实验数据基础上,给出了该热管的设计计算方法及改进的环隙并流冷凝传热模型.     

蓝宝石晶体吸收系数对晶体内温度及热应力分布的影响

针对工业用热交换法蓝宝石晶体生长炉,建立了二维全局传热数值模型,采用离散坐标辐射模型对晶体内辐射传热进行了模化,研究了晶体吸收系数对晶体内部温度及热应力分布的影响规律。研究表明:在内辐射的作用下,大的轴向温度梯度及热应力区域集中在晶体底部1 cm的范围内,并且随着吸收系数(1.9~1 900 m~(–1))增大,晶体底部的最大轴向温度梯度及热应力呈现先增大后减少的趋势。     

脂肪酸降膜蒸发传热研究

在垂直降膜管上进行脂肪酸混合物降膜蒸发传热的实验研究 ,分析了进料流量、热通量和操作压力等因素对传热性能的影响。建立了数学模型 ,并进行数值求解。实验结果表明 ,在层流情况下 ,流量的增加不利于传热 ,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利。将模型计算结果与实验结果比较 ,发现模型较好地预测了实验结果     

具有过热器的特种燃磷塔传热特性分析及计算

首先分析了具有过热器的特种燃磷塔的结构和工作原理,然后建立物理数学模型,给出辐射对流换热计算关系式和热回收效率计算式;最后以7.5万t/a的热法磷酸生产装置为例,确定过热器结构参数,并对其进行辐射对流传热计算,分析具有过热器的特种燃磷塔的热利用效率,供工程设计参考。     

乙烯裂解炉反应与传热耦合的智能混合建模与模拟

乙烯裂解炉辐射段的过程模拟,一般由管内反应过程模型与管外传热模型两部分组成,具有非线性、强耦合的特点。其中管外传热模型涉及变量参数众多、求解过程耗时长。针对这一问题,提出了一种智能混合建模方法,在构建基于区域法的管外传热计算模型的基础上,利用该模型产生的数据,设计构造了针对管外传热计算的神经网络模型。利用该模型与管内反应过程模型相耦合,实现对乙烯裂解炉辐射段的智能混合建模与模拟。结合工业实际算例,验证了基于机器学习和机理模型的智能混合建模的可行性,裂解产物预测精度良好,且混合模型可以大大缩短计算时间,更加符合工业计算的要求。     

乙烯裂解炉反应与传热耦合的智能混合建模与模拟

乙烯裂解炉辐射段的过程模拟,一般由管内反应过程模型与管外传热模型两部分组成,具有非线性、强耦合的特点。其中管外传热模型涉及变量参数众多、求解过程耗时长。针对这一问题,提出了一种智能混合建模方法,在构建基于区域法的管外传热计算模型的基础上,利用该模型产生的数据,设计构造了针对管外传热计算的神经网络模型。利用该模型与管内反应过程模型相耦合,实现对乙烯裂解炉辐射段的智能混合建模与模拟。结合工业实际算例,验证了基于机器学习和机理模型的智能混合建模的可行性,裂解产物预测精度良好,且混合模型可以大大缩短计算时间,更加符合工业计算的要求。     

富氧燃烧节能效果的计算机模拟

运用玻璃池窑火焰空间零维传热数学模型和燃料燃烧计算数学模型,采用计算机模拟,在火焰向配合料传热效果、热损失不变的前提下,模拟了富氧燃烧节能效果及工艺控制参数.     

真空玻璃隔热原理分析及实验

利用辐射-边部传导耦合模式分析真空玻璃的隔热原理,通过传热通量和传热系数的计算,建立真空玻璃的传热方程,计算出真空玻璃结构沿厚度方向的温度分布和热流通量,对计算值和实验值进行了对比分析。结果表明,真空玻璃传热系数与真空压强正相关,真空度决定真空玻璃隔热性能;真空玻璃双面镀低辐射膜隔绝了较多的辐射热交换,其效果比单面镀膜好。     

机械密封环端面热变形的分析与BP网络预测

分析了影响机械密封环端面变形的主要因素,说明了密封环对介质的传热系数及端面热通量的计算方法.对于高速重载机械密封,因密封环端面热通量大,其热变形显著高于力变形.当密封环模型一定时,按正交设计法给出若干端面热通量值作为输入样本,并将有限元法计算得出的端面内径和外径处的相对轴向变形Δz作为输出样本,训练3层BP人工神经网络,对该密封环端面的轴向热变形进行精确预测.正交设计法和人工神经网络方法相结合是密封环端面热通量与热变形之间高度非线性关系分析的有效方法.     

求解相变传热问题的等效热容法

采用等效热容法求解伴有相变过程的瞬态热传导问题.在整个区域建立统一的能量方程,将分区域求解问题化为整个区域的非线性问题处理.给出了解决相变温度为单一温度或者相变温度区间很小时产生的数值奇异问题的方法.用热焓判据判断单元是否发生相变,并考虑了固液两相材料物性参数的变化,相变界面位置按线性插值计算.算例表明,等效热容法求解相变传热问题,程序简单,计算效率高,相变界面位置计算准确.     

硅热法炼镁动力学的数学模型分析及数值模拟

硅热法是目前工业产镁的主要技术手段,但由于该过程涉及高温化学反应及复杂传热机理,鲜有报道对此技术进行详细动力学及数值计算研究。本工作采用实验的方法获得皮江法炼镁化学反应动力学数据,根据数据分析确定了分段动力学模型,并转化为精确的数学模型。然后建立了耦合数学模型、辐射模型和导热模型的三维非稳态数值计算模型,并通过数值模拟计算,获得工业产镁过程中球团反应转化率和温度随生产时间的分布规律。计算结果表明,生产时间2h后球团最低温度已达1203K,4h后物料平均还原率已达66%。该技术改进方向主要为增加外层球团数量并提高还原罐中心区域传热效率。本工作可以用于指导强化传热设备的设计,预测实际生产效果,节省大量试验投资。     

国外动态

新型操作过程监控器大多数在线监控器 ,如红外 (IR)、近红外、紫外或拉曼光谱 ,只能用于监控具有透明吸光性的物质。由于大多数的过程变化都具有可鉴别的热印记 ,所以量热法有可能不仅仅用于化学过程的在线监测 ,也可以用于物理或生物学过程的在线监测。然而由于传统的“热流”量热法准确度差 ,反应迟缓 ,操作复杂 ,从而使此法不适用于常规的过程监控。现在英国AsheMorris公司的恒定通量(Coflux)控制专利技术的测量速度十分快 ,而且很准确 (误差± 0 1% ) ,且不需事先校正。Coflux控制技术用的是恒定通量反应器 ,该技术不是变化传热液…     

计量供热户间墙传热计算及分析

本文通过建立传热数学模型,研究户间传热的设计计算方法,并将用户对温度调节及家具蓄热和放热的影响因素引入户间传热分析,给出了可用于工程设计不同情况下的推荐户间传热温差值以及按传统方法计算的热负荷的修正值。