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富氧燃烧过程炉膛烟气辐射特性与辐射传热的数值模拟

作　者: 齐永刚
导　师: 柳朝晖
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 辐射传热 O2/CO2技术全谱带吸收系数分布模型灰气体加权模型
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

热辐射在燃烧和传热工程中起着至关重要的作用,尤其在高温燃烧反应设备中热辐射可能主导整个系统的能量传递。因此高效精确的计算燃烧系统中的辐射热传递是一个关键环节。近年来,空气分离/再循环烟气技术得到大力发展,在富氧燃烧条件下炉内烟气成分的浓度较之常规燃烧产生的变化对炉内烟气辐射传热的影响不可忽视。本文主要研究富氧燃烧条件下炉内烟气介质辐射特性的变化,试图得到高效精确的烟气介质辐射特性模型。气体辐射特性模型大致可分为三种类型:线线模型(LBL)、谱带模型(窄谱带和宽谱带)和总体模型。本文首先对各种气体辐射特性模型进行了归纳、总结和比较。重点介绍了全谱带k分布模型(FSK)的原理,比较了FSK模型在均匀介质和非均匀介质中的精度和计算量,介绍了FSK模型对混合气体的处理以及FSK模型与WSGG模型之间的关系。对几种经典的WSGG模型进行对比研究,比较了Leckner、Smith和Robert等人提出的WSGG模型在空气燃烧条件下和在富氧燃烧条件下的计算精度。其次,本文尝试对传统WSGG模型的参数进行修正,使其适用于富氧燃烧条件。在富氧燃烧条件下,以基于高分辨率数据库HITEMP的LBL模型和FSK模型为基准模型,计算一组温度、介质组分比和光程路径情况下的发射率,以发射率为比较对象,对WSGG模型的参数进行优化和修正。本文修正的WSGG模型计算的发射率与LBL模型和FSK模型吻合的比较好,相对于现有的WSGG修正模型,本文修正的WSGG模型在高温情况的精度有显著的提高。最后,运用本文修正的WSGG模型和Leckner、Smith和Robert等人的WSGG模型计算一维炉膛的辐射强度分布,二维炉膛的温度分布和吸收系数分布,经过对计算结果的比较可以看到,在富氧燃烧条件下,本文修正的WSGG模型计算结果更为合理

富氧燃烧过程炉膛烟气辐射特性与辐射传热的数值模拟

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