分级气体成分对燃气辐射管热过程影响的数值模拟及研究

采用现有的双P型辐射管进行燃烧实验,并进行相应的CFD仿真对比,结果显示NO_x体积分数的数值计算与试验结果误差最大为3.6%,其他参数的偏差均在1%以内.将空气分级的理念应用于双P型辐射管,设计一种带支管的分区分级燃气辐射管,并对其流动和传热特性进行仿真研究.结果表明：支管通入空气量占总空气量的25%时,辐射管壁面温差最大,热效率最高;支管通入燃气量为20%时,辐射管壁面温差最小,壁面温度均匀性最好;支管以相同空燃比同时通入空气和燃气,且支管通入空燃气量为总燃气量的25%时,整个辐射管内气体温度分布最均匀;支管通入空燃气量占总气体量从5%增加到35%的过程中,壁面温差先降低后缓慢增加,支管通入燃气量为20%时辐射管壁面温差最小.     

分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NO_x体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示：随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.     

基于正交法扁双P型辐射管仿真模拟及结构优化

在扁形双P型辐射管的基础上,研究了扁双P型辐射管的中心管的等效半径、支管的等效半径、中心管和支管间距、管长等结构尺寸对辐射管性能的影响.通过建立正交试验方案对辐射管结构尺寸以及燃烧器喷口结构位置进行优化.结果表明,影响辐射管表面温差的最明显因素依次:中心管与支管的间距、中心管等效半径、管长和支管等效半径;影响辐射管辐射功率的明显因素依次:管长、中心管等效半径、中心管与支管的间距和支管的等效半径.上下空气喷口与左右空气喷口大小比例在7:3和9:1比较接近,辐射管的性能参数最好;左右空燃气喷口间距为50 mm,上下空气喷口间距在60 mm的情况下辐射管表面的温度不均匀系数最小,为0.058.     

抽-鼓式U型辐射管表面温度均匀性研究

对抽-鼓式U型辐射管加热装置进行了研究,主要研究了辐射管表面温度的均匀性及其影响因素.实验研究表明:当燃烧器结构一定时,调节一、二次进风量的配比,可辅助性的调节辐射管表面温度的均匀性.随着空气预热温度及炉膛温度的升高,同样能改善辐射管表面温度的均匀性.而辐射管内零压面的位置对辐射管表面温度分布的影响很小.     

数值研究风比对预热式燃气辐射管的影响

燃气辐射管中的流动、传热和燃烧过程较为复杂,通过利用FLUENT软件,对辐射管内的流场、温度场进行数值模拟,研究了助燃空气的一次风与二次风的比例对火焰长度、辐射管温度的影响,为自身预热式辐射管的开发与优化提供了参考的数据.     

W型蓄热式辐射管表面温度分布实验研究

对应用高温空气燃烧技术的W型蓄热式辐射管进行了实验研究,重点研究了辐射管沿长度方向温度分布的规律。实验结果表明,W型蓄热式辐射管不仅比使用常规燃烧器的辐射管在节能、环保和加热均匀性方面具有很大优势,而且比U型蓄热式辐射管更节能。     

基于正交试验的双P型辐射管三级燃烧器低NOx仿真

为降低双P型辐射管NO_x排放,运用扩散式分段燃烧的低NO_x均匀化燃烧技术,设计一种辐射管三级燃烧器,对其进行数值模拟,经过验证模型可靠.对燃烧器结构及运行参数进行正交试验和单因素研究.研究表明:空气预热温度、空气分级配比和空气过剩系数对出口NO_x排放浓度有显著的影响,相互无交互作用;一次风量由10%增大到20%时NO_x生成量由65.2×10-6增加到108.2×10-6,一次风量增加到30%以上时出口NO_x体积分数增加速率趋缓;空气预热温度每增加100℃,最高燃烧温度增加约50℃,排放气体中NO_x体积分数由50.9×10-6以22%、23.2%、25.3%、27.2%、27.3%和29.5%的速率增加;随空气过剩系数增加,出口NO_x体积分数由82×10-6呈22.1%、1.9%、2.1%、24%和2.5%的波动增长趋势.      

吸入式U型辐射管烧嘴的实验研究

对吸入式U型辐射管烧嘴进行了实验研究,得到了烧嘴的P-V曲线。实验表明:采用分级燃烧方式合理控制助燃空气一次风、二次风的配比,可改善烧嘴的燃烧强度、火焰长度及辐射管的表面温度分布;分级燃烧对抑制NOx的生成有重要的作用。     

辐射管的传热模型及实验研究

本文以数学模型和实验为手段，研究了在不同操作参数的条件下，辐射管壁面温度和管内气体温度的分布状况及变化规律。实验表明，理论计算值与实验结果吻合较好，可以用本文结果指导辐射管的现场操作，以延长辐射管的使用寿命．提高辐射管对带钢的加热质量。     

基于CFD双P型辐射管扁形度的影响特性

为改善辐射管热效率,本文设计了一个扁双P型辐射管,选取辐射管中心管截面长半轴A与短半轴B的比例为1.0、1.1、1.2、1.3和1.4五种扁形度,借助于FLUENT软件就扁形度对辐射管传热性能的影响进行研究.结果表明:在保持双P型辐射管换热表面积不变的情况下,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管对带钢的辐射角系数增大,辐射管对炉内辐射换热量增加,辐射管热效率升高;但是,随着双P型辐射管扁形度的增加,辐射管表面温差逐渐增大,扁形度达到1.3后,表面温度不均匀系数显著增加.综合考虑辐射管的表面温差和辐射热效率,扁形度为1.2的扁双P型辐射管性能较优,与扁形度为1.0时(即辐射管未被压扁的时候)相比,表面温度均匀性几乎不变,而辐射管热效率提高约1%.     

蓄热式台车加热炉加热钢坯温度均匀性数值研究

利用数值模拟技术,对一座采用蓄热燃烧的台车式加热炉加热钢坯的过程进行了数学模拟实验研究。研究得出三种不同烧嘴布置方案的钢坯温度分布,模拟结果符合现场实际,对优化加热炉设计具有指导意义。     

Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的轧制过程进行有限元数值模拟.通过模拟仿真计算,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变分布的变化规律,通过将模拟结果与实测数据进行比较,验证了模型的可靠性.模拟结果表明,在轧制过程中孔型形状不当易造成双鼓形,整个轧制过程中最大轧制应力为403.4 MPa,最大等效应力值为231.8 MPa.     

中厚板加热炉板坯温度控制模型研究与优化

板坯温度控制模型是加热炉过程控制的核心,主要任务是根据生产工艺和相关数学模型控制、协调和优化获得加热质量较好的板坯.针对中厚板加热炉过程控制的板坯加热环节多变量和温度预报不精准等问题,选取了热流密度和热物性参数,并结合有限差分法建立的二维差分模型,对板坯温度控制模型进行了优化.将优化后的模型嵌入到在线燃烧二级自动控制系...     

方坯直轧工艺中头尾温差消除过程数值模拟

方坯直轧工艺有一个难以避免的问题，即钢坯头尾温差问题，当头尾温差过大时，会对产品长度方向上组织性能均匀性产生不利影响。针对方坯直轧工艺下钢坯“头低尾高”的温度特点，提出采用在精轧前进行“头弱尾强”的变水量冷却策略，或在粗轧前进行“头强尾弱”的变功率感应补热策略，并利用有限元法分别对上述两种过程进行数值模拟，根据计算结果对关键工艺参数进行优化设计，为实际应用提供参考。模拟计算结果表明，对于变水量冷却方式，为消除纵向上线性分布的头尾温差，所需水流密度与轧件长度基本呈抛物线关系；对于变功率感应补热方式，所需补热功率与钢坯长度基本呈线性关系。