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耦合工况下蓄热式高温空气燃烧系统的动力学特性分析

作　者: 郝海舟
导　师: 刘赵淼
学　校: 北京工业大学
专　业: 固体力学
关键词: 高温空气燃烧技术燃烧模型辐射模型高效蓄热式加热炉
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 198次
引　用: 1次
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内容摘要

高温空气燃烧技术是一项新型的高效低污染燃烧技术,具有节约燃料、提高热应用率、降低NOX排放和减少设备尺寸的特点。本文对高温空气燃烧计算中所用的燃烧模型与辐射模型做了一定的研究与探讨,并重点分析了耦合工况下蓄热式燃烧系统的动力特性。在对燃烧模型的研究中,分析了目前常用燃烧模型的适用性,并将有限反应速度模型运用到高温空气燃烧技术的研究计算中,同时考虑了包括逆反应的多步反应。通过算例从温度分布、污染物生成等方面对这几种燃烧模型进行了比较,得出在高温空气燃烧技术的计算中有限反应速度模型比常规燃烧模型有更好的适用性,并验证了有限反应速度模型在该技术数值计算中的可行性。在对辐射模型的探讨中,介绍了目前辐射计算中常用的P-1、离散传输、Monte-Carlo三种辐射模型,并通过算例从温度分布、污染物生成等方面对这三种辐射模型进行了详细比较。研究结果表明,Monte-Carlo模型能更好地模拟高温空气燃烧计算中的辐射行为。在对耦合工况下蓄热式燃烧系统的动力特性分析中,以一个工业用蓄热式加热炉为参考计算模型。重点分析了烧嘴间距、助燃空气速度、助燃空气预热温度、助燃空气中氧含量与燃气速度对燃烧特性的影响,并研究了换向过程中燃烧特性的变化,得到了这些因素对加热炉燃烧特性的一些影响情况与影响规律。本文的结果丰富了高温空气燃烧技术的研究,并有助于改善和提高该技术的计算精度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景及研究意义  8-10
  1.2 本课题的国内外研究现状  10-12
  1.3 本文的研究内容  12-14
第2章数值研究方法  14-22
  2.1 流动的数值模拟  14-17
  2.2 燃烧过程的数值模拟  17-19
  2.3 NOX生成模型  19-20
  2.4 辐射模型  20-22
第3章燃烧模型对高温空气燃烧计算的影响  22-35
  3.1 引言  22
  3.2 常用燃烧模型适用性比较  22-23
  3.3 有限反应速度模型的引入  23-27
    3.3.1 相关理论  23-26
    3.3.2 有限反应速度模型的引入  26-27
  3.4 燃烧模型的数值比较  27-33
    3.4.1 计算的几何模型及边界条件  27-28
    3.4.2 计算结果与分析  28-33
  3.5 本章小结  33-35
第4章辐射模型对高温空气燃烧计算的影响  35-45
  4.1 引言  35
  4.2 三种常用辐射模型  35-37
    4.2.1 P-1 模型  35-36
    4.2.2 Monte-Carlo 模型  36-37
    4.2.3 离散传输模型  37
  4.3 辐射模型的数值比较  37-44
    4.3.1 几何模型与边界条件  37
    4.3.2 计算结果比较与分析  37-44
  4.4 本章小结  44-45
第5章蓄热式燃烧系统的动力特性分析  45-79
  5.1 蓄热式加热炉现状  45-46
  5.2 模型介绍  46-47
  5.3 计算结果与分析  47-76
    5.3.1 烧嘴间距对燃烧特性的影响  47-52
    5.3.2 助燃空气速度对燃烧特性的影响  52-56
    5.3.3 助燃空气预热温度对燃烧特性的影响  56-61
    5.3.4 助燃空气中氧气含量对燃烧特性的影响  61-65
    5.3.5 燃气速度对燃烧特性的影响  65-70
    5.3.6 换向过程中燃烧特性分析  70-76
  5.4 本章小结  76-79
结论  79-82
参考文献  82-85
攻读硕士学位期间发表论文情况  85-86
致谢  86

耦合工况下蓄热式高温空气燃烧系统的动力学特性分析

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