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CNCM-2.5Y型多功能加热炉关键部件研究

作　者: 周毅
导　师: 汤楚宙
学　校: 湖南农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 加热炉烟囱水套二次风率炉膛传热分析
分类号: S210.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

秸杆、薪柴和藕煤是是我国农村的主要生活用煤,基本上是通过农村炊事旧灶进行直接燃烧,浪费严重。农村炊事旧灶总的特点是热效率低下,排放污染严重。长此下去,我国农村能源消耗将负担过重,环境污染加重。由湖南农业大学与湖南飞鹰炉灶有限公司共同研发的CNCM2.5-Y型多功能加热炉具有能源利用效率高,污染物排放率低的特点。本文对CN CM2.5-Y型多功能加热炉的热性能和二次进风系统进行了试验研究和理论分析,其主要的学术造诣如下：首先,对加热炉灶的设计进行了理论说明和热性能试验研究,科学的认识了CNCM2.5-Y型多功能加热炉灶的设计理论依据及热效率情况,系统地分析了加热炉以生物质为燃料的燃烧特性和以藕煤为燃料的燃烧特性。其次,针对排烟温度高的问题,加热炉设置了烟囱水套,本文对烟囱水套的传热过程进行了分析,研究得出理论计算烟气与水的对流换热量为107.38W,实际测得水套加热水的实际功率为72.15W,烟囱水套的热利用效率为67.2%。再次,对二次进风系统进行了试验研究,研究表明在室内风速下,CNCM-2.5Y型多功能加热炉的最佳二次风率为20%,此时的排烟热损失为8.5%,CO排放浓度为0.22%,NOx的含量为52mg/m2,SO2的含量为96mg/m3,CO2排放浓度为8.2%。最后,对炉膛的传热进行了试验分析和理论研究。试验测量了炉膛内温度分布,对炉膛对水套内的水的传热过程做了具体计算并利用Ansys软件和流体力学对炉膛热流向量进行了分析,得出在稳态传热过程中,炉膛的传热量为424.5W,炉膛温度分布呈一定规律。综合所述,本文为农村家用炉灶的热性能研究和二次进系统的研究提供了理论基础和科学依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章文献综述  10-18
  1 课题背景和研究目的意义  10-12
  2 国内外研究现状  12-16
    2.1 国内研究现状  12-14
      2.1.1 农用炉灶发展历程  12-13
      2.1.2 农用炉灶燃料的发展现状  13-14
      2.1.3 关于农用炉具的理论研究进展  14
    2.2 国外研究现状  14-15
    2.3 小结  15-16
  3 主要研究内容  16
  4 论文框架  16-18
第二章加热炉的热性能研究  18-33
  1 炉具的热性能研究状况  18
  2 加热炉的主要参数的确定  18-25
    2.1 炉具设计热负荷的确定  18-20
    2.2 保温材料的确定  20
    2.3 炉体水套溶积的面积  20
    2.4 燃料消耗量的确定  20-21
    2.5 炉膛参数的确定  21-24
      2.5.1 燃煤炉膛容积  21-22
      2.5.2 燃柴炉膛容积  22-23
      2.5.3 炉排面积和炉蓖  23
      2.5.4 吊火高度  23-24
    2.6 烟囱参数的确定  24-25
  3 加热炉的热性能测试  25-32
    3.1 加热炉以柴草为燃料的热性能测试  25-28
    3.2 加热炉以蜂窝煤为燃料的热性能测试  28-32
  4 本章小结  32-33
第三章加热炉烟囱水套传热特性研究  33-42
  1 烟囱水套设计目的  33-34
  2 CNCM-2 .5 Y型多功能加热炉和烟囱水套结构  34
  3 传热过程和热计算  34-40
    3.1 建立对热换热模型  34-35
    3.2 对流换热准则方程和所用准则  35-36
      3.2.1 准则方程式使用所用准则  35
      3.2.2 对流换热准则  35-36
    3.3 对流换热计算模型  36-37
    3.4 计算平均温差  37-38
    3.5 烟气留态判断  38-39
    3.6 计算传热系数  39-40
    3.7 水套余热利用计算  40
  4. 烟囱水套余热利用试验  40-41
    4.1 材料和仪器设备  40
    4.2 试验内容和方法  40
    4.3 试验结果和分析  40-41
  5. 结论  41-42
第四章炉膛传热试验计算分析  42-53
  1. 炉膛传热计算的主要方法分类  42
  2 炉膛传热计算公式  42-46
    2.1 炉内过程  42-43
    2.2 传热计算方程  43-45
    2.3 炉膛传热计算模型  45-46
  3 炉膛温度分布情况  46-48
    3.1 测量参数及测点分布  46
    3.2 试验仪器与方法  46-47
    3.3 结果  47-48
  4 炉膛径向热流向量分析  48-50
    4.1 物理模型  48-49
    4.2 网络划分  49-50
    4.3 结果与分析  50
  5 炉膛传热计算分析  50-52
    5.1 综合传热量计算  50-52
      5.1.1 炉膛火焰黑度的确定  51
      5.1.2 角系数的确定  51
      5.1.3 αy1与αy2的计算  51-52
      5.1.4 炉膛传热量的计算  52
  6 本章小结  52-53
第五章加热炉的二次进风系统研究  53-59
  1. 结构及工作原理  53
  2 试验  53-58
    2.1 材料和仪器设备  53
    2.2. 二次进风试验  53-57
      2.2.1 试验方法  53-54
      2.2.2 试验结果和分析  54-57
    2.3 最佳二次风率试验  57-58
      2.3.1 试验方法  57-58
      2.3.2 试验结果与分析  58
  3 本章小节  58-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
作者简介  64

CNCM-2.5Y型多功能加热炉关键部件研究

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