基于寬譜帶k分布的高溫高壓合成氣輻射特性研究.pdf

1、高溫氣體輻射換熱計(jì)算方法根據(jù)計(jì)算譜帶區(qū)間波數(shù)間隔的大小分為逐線計(jì)算、譜帶模型和全光譜模型三類,其中譜帶模型依據(jù)譜帶區(qū)間波數(shù)間隔大小又分為窄譜帶和寬譜帶模型。對(duì)于高溫氣體輻射計(jì)算已經(jīng)形成了許多計(jì)算方法,其中k分布方法是近些年發(fā)展起來(lái)的計(jì)算方法。k分布方法的原理是對(duì)計(jì)算譜帶區(qū)間內(nèi)的譜線吸收系數(shù)進(jìn)行重排,再利用累計(jì) k分布函數(shù)將吸收系數(shù)分布轉(zhuǎn)換為[0-1]區(qū)間內(nèi)一條單調(diào)增的曲線。主要的k分布方法包括窄譜帶、寬譜帶和全光譜k分布模型,其中窄譜帶

2、k分布模型計(jì)算區(qū)間波數(shù)間隔太小使得計(jì)算區(qū)間數(shù)量太多,導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長(zhǎng),全光譜 k分布模型以計(jì)算速度為優(yōu)勢(shì),但是計(jì)算精度太差,而寬譜帶k分布模型以理想的計(jì)算速度和精度而被廣泛使用。
　　在寬譜帶 k分布中,由于譜帶區(qū)間波數(shù)間距大導(dǎo)致譜帶區(qū)間內(nèi)的普朗克函數(shù)值變化大,從而對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。本文使用加入普朗克函數(shù)加權(quán)的寬譜帶 k分布模型,計(jì)算了輻射廢熱鍋爐內(nèi)高溫高壓合成氣的輻射特性參數(shù)與輻射換熱,并將 Gauss積分點(diǎn)吸收系數(shù)擬合為溫度、

3、壓力的多項(xiàng)式函數(shù)。本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)介紹加入普朗克函數(shù)加權(quán)的寬譜帶k分布模型,并利用此模型計(jì)算輻射廢熱鍋爐內(nèi)高溫高壓合成氣的主要輻射特性參數(shù),包括合成氣中 H2O、CO2、CO和CH4典型譜帶有效帶寬、全光譜普朗克平均吸收系數(shù)及總發(fā)射率,驗(yàn)證本文使用的寬譜帶k分布模型的優(yōu)勢(shì)。
　　(2)對(duì)合成氣進(jìn)行寬譜帶光譜區(qū)間劃分,并利用寬譜帶k分布模型分別計(jì)算一維等溫氣體層、非等溫氣體層輻射換熱,并探討CO和CH4這兩種氣

4、體在輻射換熱中所占的比重。計(jì)算結(jié)果表明,寬譜帶 k分布模型較其他模型有很大的優(yōu)勢(shì),對(duì)于工程計(jì)算,可以將這兩種氣體對(duì)輻射換熱的影響忽略,從而減少計(jì)算量。
　　(3)當(dāng)氣體的溫度和壓力發(fā)生變化時(shí),氣體的吸收系數(shù)需要重新計(jì)算,將會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間。本文針對(duì)已有的輻射廢熱鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行工況,對(duì)高溫高壓合成氣在1.0-4.0MPa( P?=0.2MPa)、600-1700K( T?=20K)條件下全光譜區(qū)間吸收系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)1.0MPa