氧化床內(nèi)置換熱器傳熱特性研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)產(chǎn)煤用煤大國(guó),每年有大量的乏風(fēng)瓦斯排入大氣,不僅造成了環(huán)境的污染,更是一種巨大的能源浪費(fèi),目前已實(shí)現(xiàn)利用蓄熱逆流氧化技術(shù)規(guī)?；幚砻旱V乏風(fēng),而工業(yè)用蜂窩陶瓷可以用作蓄熱式燃燒器的核心部件,用于熱逆流氧化裝置處理煤礦乏風(fēng)瓦斯,可將稀薄甲烷氧化成水和二氧化碳。
　　將換熱器內(nèi)置在蓄熱式燃燒器的內(nèi)部,就構(gòu)成了燃燒換熱器,其結(jié)構(gòu)緊湊,功率調(diào)節(jié)范圍大,國(guó)外的學(xué)者對(duì)其開展了大量的研究,但是主要從燃燒的角度出發(fā),圍繞其運(yùn)行特性展開,對(duì)

2、傳熱機(jī)理研究不足。對(duì)蜂窩陶瓷內(nèi)置換熱器而言,來(lái)流在垂直流動(dòng)方向上的動(dòng)量傳遞受到限制,煙氣外掠換熱器壁面時(shí)邊界層的發(fā)展也受到限制,由此導(dǎo)致傳統(tǒng)外掠圓柱對(duì)流傳熱公式不適于燃燒換熱器的傳熱計(jì)算。
　　本文將煤礦乏風(fēng)瓦斯氧化裝置取熱試驗(yàn)臺(tái)上的蛇形管換熱器通過(guò)抽象簡(jiǎn)化,得到圓柱繞流模型,考慮到蜂窩陶瓷結(jié)構(gòu)的限制,對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)得到蜂窩陶瓷計(jì)算模型,在試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型有效的基礎(chǔ)上,研究來(lái)流雷諾數(shù)為692、1646、2594、3540時(shí)蜂窩陶瓷

3、對(duì)換熱器繞流和對(duì)流換熱特性的影響。得到如下結(jié)論:
　　(1)在蜂窩陶瓷內(nèi)置換熱器背流面會(huì)形成一對(duì)小漩渦,由于蜂窩陶瓷的限制,邊界層分離點(diǎn)位置比大空間圓柱繞流分離點(diǎn)靠前;蜂窩陶瓷內(nèi)置換熱器在所研究的范圍內(nèi)未出現(xiàn)卡門渦街現(xiàn)象,換熱器受力穩(wěn)定,表明蜂窩陶瓷的存在能有效抑制換熱器流致振動(dòng)現(xiàn)象;同樣的來(lái)流速度條件下,蜂窩陶瓷內(nèi)置換熱器的繞流速度更高,且來(lái)流速度越大,二者的差異越大。
　　(2)研究表明蜂窩陶瓷擺放形成的狹小空間尺寸為8

4、0mm×80mm時(shí),由于蜂窩陶瓷的存在阻礙邊界層的生長(zhǎng)變厚過(guò)程,而且使換熱器表面的流體微團(tuán)流動(dòng)變得雜亂無(wú)章,擾動(dòng)強(qiáng)烈,在研究的范圍內(nèi)得到強(qiáng)化了換熱器對(duì)流換熱過(guò)程的結(jié)論。另,對(duì)數(shù)據(jù)整理擬合得到蜂窩陶瓷內(nèi)置換熱器對(duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　(3)蜂窩陶瓷形成的空間尺寸不同時(shí),發(fā)現(xiàn)在垂直來(lái)流方向上尺寸越大,邊界層越厚,總體尺寸越大,換熱器背流面形成的漩渦越完整;空間尺寸為60mm×60mm、70mm×70mm、80mm×80m