增压锅炉炉膛流动和传热特性的数值模拟.pdf

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1、硕士学位论文（工程硕士）增压锅炉炉膛流动和传热特性的数值模拟NUMERICALSIMULATIONSOFHEATTRANSFERPROPERTIESOFFURANCEOFSUPERCHARGEDBOILER李政享哈尔滨工业大学2018年3月国内图书分类号：TK224学校代码：10213国际图书分类号：621.1密级：公开工程硕士学位论文增压锅炉炉膛流动和传热特性的数值模拟硕士研究生：李政享导师：陆慧林教授副导师：陈明研究员申请学位：工程硕士领域动力工程所在单位：中国船舶重工集团公司第七〇三研究所答辩日期：2018年3月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TK224U.D.C：621.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONSOFFLOWANDHEATTRANSFERPROPERTIESOFFURANCEOFSUPERCHARGEDBOILERCandidate：LiZhengxiangSupervisor：Prof.LuHuilinViceSupervisor:ResearcherChenMingAcademicDegreeAppliedfor

3、：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：No.703ResearchInstituteDateofDefence：March,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要增压锅炉是利用涡轮增压机组供风，燃料在炉膛增压的条件下进行燃烧，增压锅炉具有炉膛容积热负荷高、体积小等许多优点。对于非增压锅炉，炉膛内换热以辐射换热为主，对流换热量小，热力计

4、算时一般忽略不计。但对于增压锅炉，炉膛具有相对较高的压力、较小的炉膛容积和较大的喷油量，使烟气流动速度相对较高，烟气与管壁间产生的对流换热成为炉膛总换热量不可忽略的一部分。增压锅炉热力计算是参照非增压锅炉标准进行的，这些标准对增压锅炉和炉膛对流换热计算方法并不适用，因而在进行热力特性研究时产生一定的偏差。本课题采用数值模拟的方式进行增压锅炉炉膛传热特性研究。结合103t/h增压锅炉炉膛的实际尺寸，基于FLUENT软件平台，采用RNGk-ε湍流模型，数值模拟气体与炉膛受热面间的对流换热，获得炉膛内高温烟气速度和温度场分布。同时基于

5、数值模拟炉膛风温度变化确定炉膛受热面的对流换热特性。计算结果表明：当每侧三支燃烧器对冲布置时，燃烧器之间的气体流动发生相互干扰，加剧了沿炉膛径向和轴向速度场和温度场的非均匀分布，燃烧器的出口区域气流回流有助于将高温气体引回到燃烧器的入口，改善着火和燃烧。分析了在三个不同压力（0.1，0.19和0.25MPa）和锅炉负荷（50%，80%和100%）下炉膛气体的流动和对流换热，数值模拟得到气体与炉膛受热面之间对流换热系数为0.3330.8Nu=0.06PrRe。数值模拟增压锅炉低负荷（20-30%）时每侧投入一支燃烧器（共投入两支燃

6、烧器）时炉膛内高温气体流动过程，预测炉膛内高温烟气流动和温度场的变化规律。并且预测烟气与受热面之间对流换热特性，在炉膛压力为0.1、0.19和0.25MPa0.3330.835时模拟计算结果获得炉膛受热面对流换热系数为Nu=0.3PrRe。关键词：增压锅炉；炉膛；对流传热；温度场；数值模拟I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractSuperchargedboilersuppliesairbyturbounit,fuelcombustsinthefurnaceundertheconditionofpressureboost，

7、superchargedboilerhashighheatloadinthefurnace,smallvolumeandmanyotheradvantages.Forotherboilers,theheattransferinthefurnaceismainlybasedontheradiationheattransfer,andtheconvectiveheattransferquantityissmall,anditcanbeneglectedinthethermodynamiccalculation,sothereisac

8、ertaindeviationinthestudyofthethermodynamiccharacteristics.Thenumericalsimulationswereusedtostudytheheattransfercharacteristicsofth