多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐阻力及混合特性研究.pdf

1、多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐主要用于銅合金金屬的熔煉，其將高溫空氣燃燒技術(shù)與往復(fù)多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)有機(jī)結(jié)合。兩種技術(shù)的結(jié)合使該加熱爐在提高燃?xì)馊紵屎徒档臀廴疚锱欧诺确矫婢哂酗@著優(yōu)點(diǎn)。本文通過試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬計(jì)算相結(jié)合對多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐及蓄熱體阻力特性、燃燒器混合特性以及多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐燃?xì)庋舆t時(shí)間進(jìn)行研究。主要包括以下三部分內(nèi)容:
　　 第一部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐及蓄熱體阻力特性研究。搭建多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐冷態(tài)?；囼?yàn)

2、系統(tǒng)，通過周期性切換往復(fù)熔煉爐中氣體流向，研究系統(tǒng)壓力分布、系統(tǒng)阻力特性以及蓄熱體阻力特性，并采用數(shù)值模擬分析得到熱態(tài)條件下蓄熱體阻力計(jì)算公式。研究結(jié)果表明，在系統(tǒng)換向過程中，對稱測點(diǎn)的壓力分布在不同半周期內(nèi)具有對稱性，并且系統(tǒng)中心位置測點(diǎn)在不同半周期內(nèi)壓力理論上為定值;系統(tǒng)阻力損失呈現(xiàn)擬矩形波變化，換向瞬間系統(tǒng)的阻力波動曲線先有小幅度增加，然后下降，最終系統(tǒng)阻力趨于平穩(wěn);往復(fù)流動時(shí)，蓄熱體阻力波動幅值、最小穩(wěn)定時(shí)間與換向半周期無關(guān)，但

3、其與總阻力以及空截面流速有關(guān);阻力波動幅值與空截面流速呈現(xiàn)拋物線關(guān)系，最小穩(wěn)定時(shí)間與空截面流速成正比關(guān)系;蓄熱體阻力并非與長度成絕對正比關(guān)系，蓄熱體孔徑、孔形狀均對阻力有影響;熱態(tài)時(shí)蓄熱體內(nèi)單向流阻力與流體溫度和速度有關(guān)。
　　 第二部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐燃燒器混合特性研究。采用冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬計(jì)算進(jìn)行，研究空氣/燃?xì)馑俣缺取⑷細(xì)鈬娍谖恢脤θ紵抑袣怏w的混合特性影響。針對氣體溫度等參數(shù)在冷態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)變化相對困難，在

4、對比試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，基于數(shù)值計(jì)算研究氣體溫度參數(shù)對系統(tǒng)混合特性的影響。研究結(jié)果表明，空氣/燃?xì)馑俣缺扔绊懭紵鲀?nèi)燃?xì)夥植家?guī)律?？諝?燃?xì)馑俣缺认嗤瑫r(shí)，空氣、燃?xì)饬魉俚淖兓挥绊懭紵鲀?nèi)燃?xì)夥植家?guī)律;空氣/燃?xì)馑俣缺仍黾涌墒谷紵鲀?nèi)部燃?xì)鉂舛确植几鶆?燃燒器內(nèi)同一水平截面中縱向燃?xì)鉂舛确逯惦S空氣/燃?xì)馑俣缺仍黾佣饾u向燃燒器壁面移動。燃?xì)鈬娍谠O(shè)置在氣流分配裝置前的混合效果要優(yōu)于設(shè)置在氣流分配裝置后的燃?xì)鈬娍??？諝忸A(yù)熱溫度增加

5、相當(dāng)于加大空氣/燃?xì)馑俣缺龋紵鲀?nèi)部燃?xì)鉂舛确植几鶆颉?br>　　 第三部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐熱態(tài)燃燒狀況及燃?xì)庋舆t時(shí)間確定。本文通過測量熱態(tài)時(shí)燃燒器內(nèi)部以及尾氣氣體成分，對比冷態(tài)、熱態(tài)研究結(jié)果，分析爐內(nèi)燃燒狀況以及確定燃?xì)庋舆t時(shí)間。研究結(jié)果表明，燃燒器中部至底部的燃燒狀況明顯優(yōu)于上部位置;燃?xì)饬亢愣〞r(shí)，隨著進(jìn)入預(yù)混腔內(nèi)空氣流速減小，換向期間系統(tǒng)尾氣中CO濃度波動幅度會不斷增加，此時(shí)燃?xì)庋舆t時(shí)間也應(yīng)增加。即燃?xì)庋舆t時(shí)間的確定與