高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传热特性分析研究

针对小球、圆孔、方格孔、三角孔和正六边形孔蜂窝体等不同几何结构下的陶瓷蓄热体对高温空气燃烧系统的非稳态交替加热和冷却的传热过程的影响进行了理论分析，得出了正方形蜂窝体具有最佳的比表面积和开孔率的结论。建立了陶瓷蓄热体和气体的温度变化微分方程和数值计算的离散方程，并选取实例进行了数值计算，得出了温度变化和传热变化的特性曲线，其与实验测试结果变化规律基本一致。研究结果可以为高温空气燃烧过程中合理有效地控制蓄热体中交替换热过程提供理论依据。     

蜂窝陶瓷蓄热体格孔壁面应力变化特性的数值研究

介绍了高温空气燃烧过程中蜂窝陶瓷蓄热体的工作原理和损毁原因,采用代数雷诺应力模型和修正的速度-压力耦合算法SIMPLEC,耦合蓄热体内流体的流动和换热过程,运用有限元分析方法,对蜂窝陶瓷蓄热体格孔壁面上的应力变化规律进行数值研究,并根据计算结果对操作参数进行了改进。结果表明,频繁的蓄热和释热过程变换,使得蓄热体格孔壁面交替地受到拉应力和挤压应力的作用。流体的流速越大,应力变化越大;换向时间越短,应力交替作用的影响越大。适当地调低烧嘴负荷,延长四通阀的换向时间,有利于提高蓄热体的使用寿命,计算结果为蓄热体结构设计和操作参数的优化提供了依据。     

蜂窝蓄热体换热特性的实验研究现状与结果分析

根据国内不同实验装置上两种格孔蜂窝蓄热体换热特性的实验研究结果,分析了相关因素与实验方法对蓄热体换热特性实验结果的影响关系,指出了实验研究对蓄热室设计与实际运行效果的重要作用。     

不同蜂窝蓄热体的性能对比及能耗分析

蜂窝蓄热体对于改善空气燃烧过程,降低NOx起着至关重要的作用。本文通过Pointwise和Fluent软件建立了蜂窝蓄热体三维数值模型,从不同的换向时间、孔型、边长、材料的角度对比了蜂窝蓄热体的换热特性,并对实际工作中节能效率进行了理论计算。结果显示,当换向时间从15s增长到45s时,正方形蓄热体的温度效率从78.5%降低到63.1%。当边长、壁厚相同时,圆形蓄热体的温度效率最高,压降也最大;六边形蓄热体的温度效率最低,但压降最小。总结发现,孔隙率的减小可以有效的提高温度效率,但是同时会增大流动的压力损失。在实际应用中可据此选择合适的孔隙率。同时得到,在实际运行中,当a=2mm时,圆形蓄热体的节能效率最高（26.9%）,六边形节能效率最低（24.4%）。     

蓄热体结构分析及其内部气体流动特性的数值研究

介绍了不同几何结构蓄热体的比表面积和开孔率的变化情况,在以蓄热量相等为前提的情况下,分析和比较了蓄热小球和蜂窝体两类蓄热体的结构特性。利用CFD软件模拟了蓄热室内气流的轨迹,分析了不同形状蜂窝体的压力损失及中心线速度的变化情况,计算出不同形状蜂窝体内部气体的流动特性、压力分布和换热性能,为设计和选择合适的蓄热体提供了指导。     

用拉普拉斯变换法求解蜂窝蓄热体气固温度分布

提出一种蜂窝蓄热体气固耦合周期传热数学解析研究方法。忽略沿气流流动方向的固体导热影响,建立了薄壁蓄热体周期传热数学模型,并对线性偏微分方程组进行无量纲化处理;借助Matlab的符号运算功能,用拉普拉斯变换法,求出了蜂窝蓄热体气固温度连续分布函数精确解,并获得了温度分布数值解;和文献纯数值计算对比,半解析结果吻合。证实高效、经济、准确地获取蜂窝蓄热体传热半解析数值解的可行性。     

蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发

以蜂窝体蓄热室的结构优化为研究目标,模型采用的多目标优化以蜂窝蓄热体的温度效率和热回收率作为目标函数.,以空气流速,换向时间和蜂窝蓄热体的高度为优化变量,模型的计算采用线性加权法,对蜂窝体蓄热室的主要结构参数进行了优化设计,以保证气体在满足换热强度条件下,尽量减小阻力损失。并开发了蜂窝体蓄热室结构优化的软件。     

蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性实验研究

对高温空气燃烧技术中的关键设备——蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性进行了实验测试。结果表明:蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的压力损失随着空气流速以及蓄热体长度的不同而变化,但总体上说,其压力损失并不大;四通换向阀的换向周期和蜂窝陶瓷蓄热体换热器的体积等是影响其温度效率和热回收率等热性能的重要因素。     

蜂窝蓄热体内单向流及往复流阻力特性试验研究

试验研究蜂窝蓄热体内单向流及往复流阻力特性.单向流动中研究蓄热体长度、结构参数对阻力特性影响,并分析得到热态条件下蓄热体阻力计算公式;往复流动中研究换向半周期、总阻力对阻力波动特性的影响.实验结果表明,蓄热体阻力并非与其长度成绝对正比关系;热态时蓄热体阻力与流体温度和速度有关;往复流动时蓄热体阻力波动幅值、最小稳定时间受总阻力及空截面流速影响.     

18t天然气蜂窝体蓄热式熔铝炉的设计应用

叙述了蜂窝体蓄热式燃烧技术的工作原理,并对其优势进行阐述。针对目前应用最广的18t熔铝炉(以天然气为燃料),建立蜂窝体蓄热室的设计模型,推导出相应的计算公式。通过工程实例证实模型和公式的正确性,为蜂窝体熔铝炉的设计与研究提供理论基础。     

陶瓷蜂窝蓄热室传热性能影响因素分析

对蜂窝蓄热室的综合传热系数进行了理论计算,并分析了蓄热体各热物性参数及工况条件对综合传热系数的影响。     

百叶形和方形蜂窝结构抑制平板集热器热损失数值模拟

本文针对水平放置的平板型集热器中百叶形蜂窝和方形蜂窝热性能做了三维数值模拟,通过对比分析发现二者均能有效抑制对流,其中方形蜂窝优于百叶形蜂窝,但随着蜂窝高宽比的减小,两者之间的差别变得越来越小,同时发现,在蜂窝高度为60mm的条件下,当蜂窝孔径大于等于40mm后,百叶形蜂窝和方形蜂窝几乎失去了抑制对流的功效.     

百叶窗形蜂窝构件窗的热性能理论研究

针对百叶窗形蜂窝构件窗相比于矩形蜂窝构件窗的太阳辐射透过率高但热损系数增加的特点，为比较两者对普通双层窗热性能的改善程度，采用了3个不同纬度地区的气象数据，对这三种窗体结构进行了全年模拟计算。结果表明相比于普通双层窗，百叶窗形蜂窝构件窗和矩形蜂窝构件窗的热性能都得到了很大的提高，其中百叶窗形蜂窝构件窗又优于矩形蜂窝构件窗。但随着纬度的升高、太阳辐射的降低、环境温度的下降和当地风速的增加，两者之间的差别变得越来越小。     

Thermal performance analysis on a two composite material honeycomb heat regenerators used for HiTAC burners

Honeycomb heat regenerators do not only reduce the fuel consumption in a high temperature air combustion (HiTAC) burning system but also provide the necessary high temperature of combustion air. A two-dimensional simulation model was developed to numerically determine the dynamic temperature and velocity profiles of gases and solid heat-storing materials in a composite material honeycomb regenerator. Consequently, the energy storage and the pressure drop are calculated and the thermal performance of honeycomb heat regenerator is evaluated at different switching times and loading. The model takes into account the thermal conductivity parallel and perpendicular to flow direction of solid and flowing gases. It considers the variation of all thermal properties of solid material and gases with temperature. Moreover, the radiation from combustion flue gases to the storage materials was considered in the analysis. The results are presented in a non-dimensional form in order to be a design tool as well. These analyses were applied on a regenerator made of two layers of ceramic materials, one is pure alumina and other is cordierite. This regenerator is contained in a 100 kW twin-type regenerative-burning system used for HiTAC. The effectiveness and the energy recovery rate were 88% and 72% respectively at nominal operating range of the regenerator and the pressure drop across the twin regenerator system was 1.16 kPa. The periodic steady state condition is reached after about 11 min and it takes only 2 min of operation until the temperature of combustion air remains above the self-ignition temperature that is required for HiTAC. Furthermore, these mathematical analyses show good agreement with experiments made on the same regenerator. In the experiments, the dynamic behavior of the heat regenerator operation was considered in order to compensate measurement readings for this effect.     

孔型密封泄漏特性影响因素研究

采用计算流体力学方法研究孔型密封的泄漏特性,特别是孔形和面积比对泄漏特性的影响。结果表明:随转速增加泄漏量减小,随压比增加泄漏量增大并趋稳,最大压比的泄漏量为0.118 kg/s;相同面积比与孔数下,圆孔密封性能最好,蜂窝孔(六边形)次之,矩形孔最差;且传统蜂窝密封性能优于六棱台形式的蜂窝密封,泄漏量减小10.61%;随孔深增加泄漏量减小并趋稳,最大孔深的泄漏量为0.114 kg/s;面积比增加有利于提高密封性能;改变蜂窝孔对边距比减小壁厚对密封性能更有利。