生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備的設(shè)計、分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展，生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備作為一種節(jié)能、環(huán)保的加熱補(bǔ)溫設(shè)備，被越來越多的人們信賴，并逐漸被大量應(yīng)用到溫室、大棚、糧倉等場所。
　　 目前，生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備的理論分析還尚未成熟，需要對設(shè)備的性能做進(jìn)一步的分析研究。本文借鑒國內(nèi)外的一些經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等原理，對設(shè)備的氣化、燃燒和換熱裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，獲得了一些具有實(shí)用性價值的結(jié)果，對設(shè)備的推廣應(yīng)用具有重要的指

2、導(dǎo)意義。
　　 本生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備由山西省農(nóng)機(jī)局重點(diǎn)扶持開發(fā)推廣，經(jīng)山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站鑒定并試產(chǎn)銷售，在保障農(nóng)產(chǎn)品的季節(jié)性均衡供應(yīng)、改善城鄉(xiāng)居民生活質(zhì)量、提高農(nóng)業(yè)的機(jī)械化及現(xiàn)代化水平等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。此外，該設(shè)備還對提高工作效率、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面具有十分重要的意義，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
　　 論文主要研究成果如下：
　　 1)本文在分析各種氣化裝置氣化特點(diǎn)、生

3、物質(zhì)燃?xì)馓攸c(diǎn)和燃燒穩(wěn)定性的需求以及各種換熱裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和流動傳熱規(guī)律的基礎(chǔ)上，分別選取適合農(nóng)村使用的上吸式氣化爐、低壓擴(kuò)散自然引風(fēng)式燃燒器以及普通管殼式換熱器作為設(shè)計方案，完成了生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備中氣化、燃燒和換熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　 2)在對氣化裝置進(jìn)行原料適應(yīng)性、氣化空氣量變化等實(shí)驗(yàn)，得到生物質(zhì)燃?xì)饨M分和熱值的基礎(chǔ)上，借助FLUENT軟件，對燃燒器主體部分進(jìn)行了燃燒的數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明燃燒器整體燃燒效果良好，燃燒室最高

4、溫度為900K左右，火焰比較穩(wěn)定，燃燒室有明顯的穩(wěn)焰作用，NOx污染物含量比較低。隨后利用FLUENT軟件，對換熱器主體進(jìn)行了流動傳熱數(shù)值模擬，得到了不同工況下溫度場流場分布圖、各進(jìn)出口溫度速度及傳熱量、總傳熱系數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)。結(jié)果表明換熱器整體流動傳熱效果良好，但殼程出現(xiàn)死區(qū)，局部存在少量溫度速度集中現(xiàn)象。
　　 3)隨后對生物質(zhì)燃料加熱設(shè)備樣機(jī)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氣化裝置原料適應(yīng)性良好，

5、燃?xì)饨M分和熱值隨氣化空氣量變化而變化，燃?xì)馄焚|(zhì)較好；燃燒裝置整體工作狀況良好，燃燒效率略低，NOx生成量達(dá)標(biāo)，與數(shù)值模擬結(jié)果比較吻合；換熱裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果總體吻合，不同工況下各進(jìn)出口溫度、速度、傳熱量以及總傳熱系數(shù)等參數(shù)變化趨勢比較相似。
　　 4)在管殼式換熱器原模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了增設(shè)折流板的優(yōu)化設(shè)計，并分別模擬了雙折流板和四折流板換熱器在不同工況下的流動傳熱性能，模擬結(jié)果表明優(yōu)化模型殼程死區(qū)面積減少，溫度速度集中