炉膛辐射传热数学模型及其仿真

为了准确计算炉膛内的辐射传热量，以辐射传热计算的假想面模型为基础，把锅炉炉膛沿高度方向分区，以炉膛内的燃烧与辐射传热过程为研究对象，建立了比较精确的炉内传热一维集总参数模型，推导出计算真实壁面和假想壁面有效辐射力的矩阵表达式，然后通过求解介质的能量方程，获得了炉内的一维温度分布以及各区段水冷壁的吸热量和热流密度。模型可以实现传热与燃烧子模型间的耦合求解，只需根据锅炉运行的外部参数便可实现炉内传热的自动计算。计算结果与其它文献三维模型的预测值非常一致，但由于模型采用了一维简化处理，收敛较快，可以满足电站实时仿真计算的需要。     

考虑辐射热流非均匀分布的蒸发过程模拟分析

提出用非均匀辐射热流分布参数的处理方法对上升管的蒸发过程进行模拟分析。在炉内三维温度非均匀分布的情况下，辐射热流在水冷壁表面是非均匀分布的。为此，把上升管沿宽度和高度方向分别进行分区模拟。采用非均匀辐射热流分布参数的处理方法，分析上升管内蒸发过程沿高度的变化情况，其结果比采用集总参数法和均匀辐射热流分布参数的处理方法更加合理。用该处理方法得到的结果判断可能会发生局部传热恶化和倒流的异常管，对于锅炉安全、经济运行分析具有重要意义。     

基于炉内三维燃烧检测的蒸发系统分布参数建模

利用炉内三维燃烧工况实时可视化检测系统获得的炉内烟气三维温度分布及炉膛辐射能信号,计算炉内水冷壁二维表面非均匀辐射热流分布。以此作为边界条件,建立锅炉蒸发系统分布参数动态模型,反映壁面热流密度、壁面温度、质量含汽率、质量流速等热力参数在蒸发受热面上的动态分布,以及汽包压力、水位、出口蒸汽流量的动态变化。对模型中与对象有关的两个主要参数——汽包出口流量方程系数和炉内烟气等效射线长度,进行了辨识计算,以适应大范围负荷变化的需要。     

变负荷运行对炉内辐射换热影响的机理分析

受电网调度和用电侧负荷峰谷差的影响电厂需要经常调整负荷,根据电厂负荷与燃煤量,过量空气系数,燃烧器运行方式的关系,并利用炉内传热相似理论求解方法建立起一种变负荷运行对炉内参数影响的数学模型,以600 MW燃煤机组炉膛结构设计为例分析不同负荷运行下对炉内辐射换热的主要参数造成的影响。计算结果表明:随锅炉负荷的降低,炉膛出口烟气温度降低,炉膛传热量减少,水冷壁的蒸发率降低,而单位燃料在炉内以辐射方式传出的热量却增加。     

亚临界锅炉炉膛传热过程的数学模拟

本文研究了亚临界锅炉炉膛传热过程的数学模拟方法，尽管这种锅炉容量大，边界情况比较复杂，但利用Monte-Carlo法和有限差分法可以使问题得到较好的解决，作者利用这一方法计算了SG－1025t／h锅炉炉内烟气温度分布和壁面热流分布，这一结果对锅炉设计和运行有指导作用。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

超超临界锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

在不同磨煤机组合运行方式下,对一台1 000 MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行了炉内流动、燃烧、传热与NOx排放特性数值模拟研究。模拟结果与试验测量值符合性较好。结果表明,不同的磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉膛内的停留时间、燃烧器区域空气分级效果、下炉膛出口烟气温度和水冷壁壁面热流分布有不同的影响。相比6台磨煤机运行,当5台磨煤机运行,停运上层燃烧器时,煤粉颗粒停留时间增加,飞灰含碳量降低,煤粉燃尽率增加;燃烧器区域空气分级效果得到强化,NOx排放量降低;下炉膛出口烟气温度降低,有利于降低大屏过热器挂渣的倾向。     

电站锅炉过热系统分布式传热模型及其应用

根据热量来源将过热系统传递的能量分为屏前/屏后烟气辐射、屏间烟气辐射、炉膛火焰辐射、炉顶管辐射、管屏表面自身辐射以及对流传热6种类型。将屏前/屏后烟气辐射以及炉膛火焰辐射视为烟黑体窗平面的辐射，在此基础上把6种类型的传热归结到一个封闭系统内，进而建立了一种可同时反映各种不均匀性因素的过热系统分布式传热模型。应用模型对某台300MW机组后屏过热器热流分布进行模拟，揭示了各种类型热流的不均匀性和对总传热量贡献的差别。该模型可以用于过热系统的分布式热力计算，并可为过热系统分布参数动态模型的建立提供必要的边界条件。     

基于辐射图像处理的壁温分布监测实验研究

大型工业炉窑燃烧监测可简化为封闭空腔体系内的辐射换热问题，精确定量其边界辐射特性是开展后续辐射逆问题研究的基础，而这需要解决壁面辐射与空间辐射相互耦合的难题。通过引入基于蒙特卡洛的DRESOR法来精确求解封闭空腔内部辐射传热方程，解耦了计算边界处检测能量中分别来自空间辐射和壁面辐射的份额，并比较了温度分布和辐射物性参数对壁面辐射贡献份额的影响，最后实验验证了利用边界检测辐射信息反演壁面温度的可行性。本研究将为探索工业炉窑壁面热物理量场检测方法提供参考。     

循环流化床锅炉炉内传热研究

在以往对循环流化床锅炉炉内传热理论研究的基础上,发展了一种循环流化床锅炉炉内传热计算模型,对颗粒团覆盖壁面的时均份额、颗粒分散相辐射传热系数进行了合理的修正。此外,在以往的模型中没有考虑核心区辐射换热的影响,对此给予了补充。进而提出了更为完整的炉内传热模型。利用该模型,以一台300 MW循环流化床锅炉实例为基础进行了锅炉传热计算,探讨了空隙率和颗粒直径对炉膛传热系数的影响。     

300MW直接空冷凝汽器污垢热阻对换热面积影响

根据传热学基本公式Qn=KA△tm,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型.并以某300 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值.     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

滚筒冷渣器传热特性的实验研究

通过建立滚筒冷渣器的动态实验系统,采用正交实验设计方法测量了排渣粒径、灰渣填充量和滚筒转速对综合传热系数的影响。实验结果表明:3种影响因素中,排渣粒径的影响最大,加料量与转速的影响大小相近,转速的影响最小。综合传热系数随排渣粒径的减小和转速的增大而增大。灰渣填充量较小时,滚筒冷渣器的综合传热随灰渣填充量增大而增大;当灰渣填充量增大到一定数值后,滚筒冷渣器的综合传热系数则几乎不再随灰渣填充量改变。     

污垢热阻对空冷凝汽器换热面积影响特性研究

根据传热学基本原理,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型。并以某600 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值。     

不同燃尽程度下粉煤燃烧微粒的光学特性和辐射特性

粉煤燃烧火焰中，辐射传热方式是最主要的传热方式，辐射媒体除三原子气体外，还有，诸如碳黑、未燃尽碳和飞灰这样的燃烧固体颗粒．本文介绍了对不同燃尽程度燃烧微粒的光学特性的研究，从而进一步得出这些燃烧微粒的辐射特性，为实际的粉煤燃烧辐射传热计算提供了较准确的依据．     

两相闭式热虹吸管传热性能的研究

本文讨论了工质充液量对垂直运行的两相闭式热虹吸管起动性能、总换热系数、轴向温度分布和蒸汽温度对传热性能的影响。通过大量实验,确定了最佳充液量为热虹吸管容积的30%左右。为中、低温热管换热器的设计、制造提供了可靠的参数依据。     

环形旋涡流化床悬浮空间垂直水冷管冷态传热试验研究

本文对新近开发的环形旋涡流化床锅炉悬浮空间水冷管传热进行了试验研究．重点研究了二次风率、旋流强度、二次风喷入位置等对换热系统的影响．试验结果表明，二次风对环形旋涡流化床悬浮空间受热面的传热影响很大，对流换热系数随族流强度的提高而增大．本文根据实验结果提出了强旋流场中，垂直水冷管和气流之间的对流换热系数实验准则关联式．     

局部对流换热对输电线路高频激励融冰的影响

在覆冰导线高频激励融冰温度场的分析与计算中,局部对流换热对温度场及高频激励融冰模型有很大影响。对此,文中分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过Ansys有限元软件对高频激励融冰模型的电磁场和热分析与计算,揭示了局部对流换热对高频融冰模型温度场及其迎风侧和背风侧的影响,表明了局部对流换热使导线背风侧覆冰先融化脱落,迎风侧覆冰后融化脱落。覆冰导线外表面的温度随对流换热的系数增大而下降,下降速度随对流换热系数增大而减缓。该研究成果有利于进一步改进和优化高频激励融冰计算模型。     

切应力作用下层流饱和蒸发降膜的传热特性

处于切应力作用下的层流饱和蒸发降膜，作为一种重要的气液流动形式，其热质传递过程与目前多数文献研究的冷凝液膜明显不同。基于力平衡和能量平衡分析，从理论上建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜传热特性的物理模型，推导出液膜厚度和传热系数与流动长度、界面切应力、界面对流换热强度、雷诺数间的非线性关系式。研究表明：随初始雷诺数的增大，液膜厚度增加，传热系数减小；同向切应力具有减薄液膜厚度和增大传热系数的作用；反向切应力则起相反的作用，而且切应力的影响在反向情形下相对显著；界面对流换热强度的增强使得液膜厚度增加，传热系数减小，但与切应力相比，其影响相对较弱。     

循环流化床锅炉炉膛内辐射换热计算方法探讨

对比了两种循环流化床（ＣＦＢ）锅炉炉膛内求取辐射换热系数的方法；计算表明：炉内稀相区辐射换热系数占总传热系数的６５％左右．