W型蓄热式辐射管表面温度分布的数值模拟

以一套W型蓄热式辐射管实验装置为对象，利用商业CFD软件CFX4．3对蓄热式辐射管表面温度分布进行数值模拟，并与实验结果进行对比，重点分析了辐射管沿长度方向温度分布的规律及其影响因素。结果表明，高速煤气射流有利于提高辐射管表面温度，降低温差。改善温度分布均匀性。     

分区分级燃气辐射管模型验证及仿真研究

本文首先对双P型辐射管进行实验和数值研究,发现除NO_x含量的误差偏大外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有一定的可靠性.在此基础上,将空气分级的理念应用于双P型辐射管,提出一种带支管喷口的分区分级燃气辐射管,并建立相应的数学和物理模型.对比双P型辐射管和分区分级辐射管的模拟结果显示:分区分级燃气辐射管和双P型辐射管内气体的平均流速分别为25.8m·s-1和21.0m·s-1,热效率分别为65.9%和64.2%;分区分级燃气辐射管壁面最高温度为1047℃,壁面最大温差为73℃,比双P型辐射管降低15℃,分区分级后气体平均流速增大,提高了直管和回流管管段的烟气温度和壁面温度,具有更好的温度均匀性.      

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。     

抽鼓自平衡式U型辐射管烧嘴的实验研究

对抽鼓式U型辐射管烧嘴进行了实验研究,通过实验得到辐射管内零压面的调节手段。实验表明,采用鼓风和吸风相结合的供风方式,同时添加分级燃烧装置,能够在保证辐射管内负压的前提下,提高换热器预热温度和温度效率,改善辐射管的表面温度分布。同时分级燃烧对抑制NOx的生成有重要的作用。     

带烟气回流W型辐射管热过程数值模拟

基于商业软件FLUENT同时,采用RNG k-ε模型和非预混燃烧模型,建立了带烟气回流W型辐射管燃烧器的燃烧及传热的三维数学模型,对辐射管内湍流和燃烧状况进行了模拟,并得到了出口NOx排放的计算结果;通过与相应实验数据的对比,验证了模型的可靠性.分析了辐射管内流体流动,传热和燃烧的特征,研究了燃气流量及空气预热温度对辐射管使用性能的影响;结果表明:燃气流量的提高,会增大辐射管壁面温度的不均匀性,而提高预热温度则相反;两者与辐射管加热能力呈正相关,但都会使得出口烟气内的NOx含量增大.     

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.     

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.      

直通型燃气辐射管的数学模型

本文叙述了用文献的实验数据验证时,管壁温度的计算值与实测值误差仅为2.5%的直通型燃气辐射管的数学模型.     

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.      

自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴热态实验研究

介绍了自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴的基本结构与工作原理,采用燃烧实验方法研究自身预热式Ⅰ型辐射管烧嘴,得到了烧嘴的点火性能曲线;对辐射管表面温度均匀性进行了分析,对烧嘴卷吸回流结构对NOx排放的抑制作用进行了研究,得到了不同负荷下空气预热温度、排烟温度及各测点炉膛温度的变化,为该类型烧嘴的工程实际应用提供了良好的调试依据。     

定张减温降计算模型

在对轧制时钢管的温降原因进行分析的基础上，给出一种定张减温降计算模型，该模型考虑了辐射、接触传导、内部传导对温度的影响。通过对轧制实验测定得到钢管的温降数据与此模型实例计算的结果进行对比分析，表明该模型比较准确，能够满足生产实际的要求，可用于自动控制系统中定张减温降的计算，从而为控制系统比较准确地对轧机进行设定及调整提供依据。     

辐射管空气系数计算及温度场模拟

根据空气系数的经验数据计算出辐射管温度曲线和单耗,选择最佳空气系数;利用FLUENT商用软件对辐射管中的燃烧过程进行数值模拟,讨论辐射管内流场及温度场的影响因素.结果表明:这项工作可以优化辐射管结构设计,对各种性能指标作出评价.     

小方坯结晶器水温水速对传热过程影响

通过建立结晶器内钢液和水的二维对流-传热耦合模型过程,研究了小方坯结晶器冷却水入口温度和流速对铜管温度和结晶器内平均热流的影响.该模型使用Fluent进行求解,模拟了钢液和冷却水的流动和传热,凝固坯壳的生长,以及热量以辐射和导热两种通过保护渣和气隙.通过将坯壳厚度和铜管温度与其他研究的结果进行对比来验证模型准确性.研究结果表明,结晶器冷却水的温度显著影响铜管的冷面温度,水温超过313 K会导致铜管冷面最高温度超过水的沸点.水流速升高0.49 m·s-1能够消除水温升高4 K带来的不利影响.      

基于 CFD 双 a型燃气辐射管燃烧的传热特性

运用亚音速烧嘴技术和烟气循环技术,设计了一种烟气高循环倍率的新型双a型辐射管,采用涡耗散燃烧模型和离散坐标辐射模型计算其燃烧传热过程。结果表明：42.6％的CH4在烧嘴内燃烧,57.4％的CH4在辐射管中心管内长度为800mm、直径为40mm的区域内燃烧;辐射管中心管内,循环烟气使火焰和气体等温线呈“椭圆型”分布,三通管和支管内,流动惯性使气体等温线呈“偏心圆”分布;双a型辐射管热效率为70.8％,壁面最高温度1065℃,最大温差79℃,中心管壁周向温差0～21℃,三通管及支管管壁周向温差0～15℃,整个辐射管管壁径向温差0～2.5℃。     

Numerical Modeling of Thaw Penetration in Frozen Ground Subject to Low-Intensity Infrared Heating

This research investigated the efficacy of low-intensity, radiant, infrared heating for inducing thawing in frozen ground. Specifically, the performance characteristics of a 22 kW infrared tube heater were evaluated. A commercial building site in Park City, Utah, was instrumented with thermocouple piers for field testing over a period of approximately 5 days. The experimental data were used to calibrate a numerical model of the infrared heating process, and several numerical simulations were then performed. The simulations facilitated evaluation of the effects of radiation intensity, air temperature, and ice content on thaw penetration rates achieved using infrared heating. While ice content has a marked influence on thaw penetration rates in all the simulations, the air temperature becomes less important with increasing infrared radiation intensity. The results of the testing also indicate that the tube heater exhibits a steady reduction in emitted radiation between propane tank exchanges and that the heaters should be used in tandem to minimize spatial variations in radiation intensity. Further research is recommended to identify optimal applications of infrared heating in winter construction activities.     

大型光亮退火马弗炉加热段温度场模拟

建立了大型光亮退火马弗炉加热段温度场的三维仿真模型.该模型考虑了马弗炉实际结构、带钢退火速度和升温曲线特点,采用等效热流密度表征马弗管内保护气体和带钢的换热;选择组分传输燃烧模型、离散坐标辐射模型和标准k-ε双方程湍流模型描述马弗炉内燃烧、换热和气体流动;应用SIMPLE计算方法进行求解.典型规格304不锈钢带光亮退火过程实测特征点温度值和模拟结果基本吻合.分析得到了马弗炉内温度场、流场和速度场分布规律.结果表明:马弗管温度比较均匀,喷嘴正对区域温度偏高;燃气气流沿马弗管壁螺旋流动实现均匀加热.喷吹量较小时,喷吹量(入口速度)越大,马弗炉内温度越高;喷吹量继续增大,马弗炉内温度反而开始降低.      

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.