资源描述：
《内壁多凸起炉膛对增强辐射换热强度的monte—carlo方法计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、内壁多凸起炉膛对增强辐射换热强度的Monte—Carlo方法计算第32卷第6期1997年6月钢铁lRONANDSTEELV0I_32mN6June1997f一-内.卜壁多凸起炉膛对增强辐射换热强度的Monte—Carlo方法计算任雁秩李义科——一'——一(包头钢铁学院)仁.协l摘要用Monte—Carlo方法对内壁多凸起炉膛增强辐射换热强度的作用进行了定量计算,并讨论了炉膛内壁黑度,内壁凸起物的排列方式,凸起物高度等因素对辐射换热强度增强程度的影响.,b^一关键{司内壁多凸起炉膛辐射换热强度Monte-Carlo椿虬——一一～.一cALcuLATIONoFHE
2、ATExcHANGEINTHEFURNAC]~CHAMBERWITHCONVEXINNER—WALLBYMONTE—CARLOMETHODRENYanqiuLIYike(BaotouUniverskyofIron&SteelTechnology)ABSTRACTInthispaper,thefluxdensityofradiativeheatexchangeinthefurnacechamberwithconvexinner-walliscalculatedbyMonte—Carlomethod.Theeffectoftheblacknessoflinin
3、ginner—surGce,theheightandarrangementpatternofconvexpartsoninner—walluponheatexchangeisdiscussed.KEYWORDSfurnacechamberwithconvexinner-wall,fluxdensityofradiativeheatexchange,Monte—Carlomethod1前言内壁多凸起炉膛是在炉膛内壁表面上布设许多凸起物以加大炉膛内表面积,即提高炉围展开度以增强炉膛热交换,这样可以提高炉膛的加热速度,降低能耗,提高加热质量和加热设备的产量脚.内壁多凸起
4、炉膛结构增强炉膛热交换的理论分析和实践应用均缺乏其对增强辐射换热强度的定量结果,为此,本文用所建立的内壁多凸起炉膛辐射换热数学模型进行了分析计算.2数学模型封闭体系内任意两个区域间的净辐射换热能流Q表示为区域黑体辐射力之差和其间的辐射总交换面积(,S,)的乘积[:0一(.S)(Eb—Eb)(1)由式(1)可见,,两区域所发射的辐射能流通过各传播途径的相互交换均在辐射总交换面积(.S)中得以体现.内壁多凸起炉膛对被加热物体辐射的增强程度在式(1)中表现为使(.S)增加,故(S)的增加程度反映了内壁多凸起炉瞳辐射换热的增强程度.2.1辐射总交换面积的计算模型采用Mon
5、te—Carlo方法直接计算辐射总交换面积.计算模型为1m×1m×1m的室状炉,其底面为被加热表面,在其炉顶内置有联系凡任雁秋.副教授,包头(014010)包头钢铁学院环境工程系1997年第6期2cm×2cm×2cm正方形凸起物计算炉顶,炉墙对炉底的辐射总交换面积.如图1所示.32l5'6图1计算模型示意圈Fig.1Diagramofcalculatingmodel2,2Monte-Carlo方法计算原理与模型2.2.1计算原理由于辐射总交换面积和封闭体系的温度水平无关,为简化起见,在一等温体系内进行计算根据辐射总交换面积的定义,某一表面i对面的辐射总交换面积,是
6、i面在其有效发射率下所能发出的所有光子经各种途径(直射,反射)到达J面且被其吸收的部分(百分比)乘以i面的面积.因此,对i面发出的光子要严格跟踪,直至其被任意面面所吸收.2,2.2光子的发射模型在发射面Al上均匀分布Ⅳ个光子,每个光子所携能量为W—E?A./N(2)设定发射表面的发射率,抽取随机发射率E(￡一R…R——0～1均匀分布随机数).若E≤,光子从发射表面发出,跟踪发射出的光子;若e>',光子不能发出.2.2.3光子的跟踪模图2计算程序框图Fig.2Blockdiagramofcalculatingprogram橱铁随机发射角口(经角),纬角)按下式
7、求取:2.2.5辐射总交换面积的计算发射面对接受面J的辐射总交换面积口=arccos尺;(3)为:2积,(4)(s.s):{(,』)+月r(,J)]/Ⅳ}A(5)式中,尺厂0～1均匀分布随机数.2.2.4光子吸收判断模型设定接受表面的吸收率,随机吸收率a=R(尼——0～1均匀分布随机数)若≤,i表面发射光子被接受表面吸收且计数,n(i,j)=n(f,j)+1I若>Ⅱj,光子被接受表面反射,继续跟踪光子直至其被吸收并在接受表面上计数,(,)一一(f,)+12.3计算程序框图(见图2)3计算结果及其分析3.1炉顶内壁有凸起物和无凸起物的比较按紧密错排列方式分别在
8、炉顶与炉墙
