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1、2009年第33卷中国石油大学学报(自然科学版)Vo.l33No.5第5期JournalofChinaUniversityofPetroleumOct.2009文章编号:16735005(2009)05015603吸收系数对炉膛传热计算的影响郭晓艳(中国石油大学化学化工学院,山东东营257061)摘要:对炉膛内的辐射传热用蒙特卡罗方法进行模拟计算,对吸收系数为常数及吸收系数随温度、浓度变化情况下的炉膛烟气温度分布与炉管热强度分布进行对比。结果表明,烟气的吸收系数对计算结果
2、有较大的影响,当烟气的吸收系数随温度、浓度变化时,计算所得的烟气温度分布、管壁热强度分布以及热负荷值与实际情况更加相符。关键词:烟气吸收系数;蒙特卡罗方法;辐射传热;加热炉中图分类号:TK175文献标识码:AEffectsofgasabsorptioncoefficientonheattransfercalculationinfurnacehearthGUOXiaoyan(CollegeofChemistryandChemicalEngineeringinChinaUniversityofPetroleum,Dongying257061,
3、China)Abstract:UsingMonteCarlomethodtocalculatetheradiantheattransferinthehearthofcylindricalfurnace,thecomparativecalculationincludinggastemperaturedistributionofthehearthandcalorificintensityoffurnacetubewasdone,takinggasabsorptioncoefficientasconstantandasfunctionofflueg
4、as.Theresultsshowthatthegasabsorptioncoefficienthasmucheffectonthecalculationresults.Whenthegasabsorptioncoefficientvarieswiththetemperature,concentrationchanging,thedistributionoftemperatureandthetubesurfacecalorificintensityandheatloadvaluecorrespondtothefacts.Keywords:gasa
5、bsorptioncoefficient;MonteCarlomethod;radiantheattransfer;heatfurnace[3]在炉膛内辐射传热的三维计算中,烟气的吸收必须考虑。一般在锅炉传热计算中,用下式计算[1][45]系数一般当作常数来处理,然而吸收系数是与烟烟气的黑度:[2]气的组成、温度、压力、浓度等多种因素有关。笔g=1-exp(-kpL).者研究采用蒙特卡罗方法计算炉膛辐射传热时,烟式中,g为烟气对整个包壁的黑度;k为吸收系数,-1-1气的吸收系数对炉膛中的温度分布、炉管外壁的热MPam;p为烟气的
6、绝对压力,MPa;L为平均强度分布的影响。射线行程,m。吸收系数k是与烟气温度,烟气压力、烟气中三原子气体的浓度有关的函数,采用如下1吸收系数[6]经验式计算:吸收系数又称气体辐射减弱系数或衰减系数,078+16rHOT2k=-011-037rRO.它是由气体辐射和吸收是在整个容积中进行所引起p10002ROL2的。当气体或容器壁发射出辐射能时,可以射入到式中,rHO为烟气中水蒸气的容积分率;pRO为烟气22气体容积内的任何地方,但辐射能在射线行程过程中三原子气体的分压,MPa;T为烟气温度,K;rRO为2中被有吸收能力的气体分子
7、所部分吸收而逐渐削烟气中三原子气体的容积分率。弱。炉膛烟气中主要含有CO2和水蒸气,这2种气体具有很强的辐射和吸收能力,所以在计算过程中收稿日期:2009-03-15基金项目:中国石油天然气股份有限公司重点科学研究与技术开发项目作者简介:郭晓艳(1973-),女(汉族),山东惠民人,讲师,硕士,研究方向为化学工程。第33卷第5期郭晓燕:吸收系数对炉膛传热计算的影响1573间、单位体积内燃料燃烧放出的热量,W/(mh);2蒙特卡罗方法求解过程2w为有效辐射强度,kJ/(hm)。在计算过程中,吸收系数可以采用常数也可
8、以先用蒙特卡罗方法计算出方程中的积分项,然采用经验关联式。当吸收系数采用常数时,认为三后用多重循环迭代求出辐射室内烟气的温度分布,原子气
