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低NOx旋流燃烧器实验研究及数值模拟

作　者: 倪刚
导　师: 向军；孙路石
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 旋流燃烧器冷态试验数值模拟回流区热态试验 NO
分类号: TK223.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国能源结构以煤炭为主,而煤炭燃烧又会产生大量氮氧化物,破坏大气环境,严重危害人类健康,恶化人类赖以生存的环境。目前已经有很多种降低NOx的技术,综合改造费用和脱硝效率可以看出低NOx燃烧器在控制NOx方面具有最好的效果,开发低NOx燃烧器具有良好的市场前景。本文通过对一款原型燃烧器进行试验和数值模拟,对它的空气的动力场做了详尽的分析,旨在为这款燃烧器的优化提供理论依据。本文首先对这款低NOx旋流燃烧器进行了冷态试验,分别讨论了不同中心风,内二次风,外二次风,外二次风叶片角度对燃烧器出口处的流场回流区的影响,同时也讨论了内次风,外二次风和叶片角度对一次风刚性的影响。然后,对数值模拟的模化理论做了介绍,重点介绍了标准k -ε模型,RNGk -ε模型,Realizable k -ε模型三种湍流模型,分别对燃烧器的冷态流场做了模拟,通过模拟结果与实验结果对比,发现RNGk -ε模型最合理,为了进一步验证RNGk -ε模型的合理性,本文又对另一款燃烧器进行模拟和对比,发现RNGk -ε模型最优。再次,本文用RNGk -ε模型对燃烧器进行数值模拟,分别讨论了在不同内二次风,外二次风,不同一次风扩口,和不同中心钝体情况下燃烧器的空气动力场的特点,给出了不同二次风,一次风扩口和中心钝体对流场的影响。最后,本文对这款燃烧器进行了热态试验,用便携红外分析仪测量不同配风工况下NO沿炉膛分布情况,,以及CO、CO₂、O₂和炉膛温度水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究背景及意义  8
  1.2 燃煤NOx 生成机理  8-10
  1.3 燃煤NOx 控制技术  10
  1.4 国内外低NOx 燃烧器的研究进展  10-14
  1.5 课题提出及研究内容  14-15
2 旋流燃烧器冷态实验研究  15-28
  2.1 冷态模化理论  15
  2.2 相似与模化  15-18
  2.3 冷态实验设计  18-21
  2.4 实验结果与分析  21-27
  2.5 本章小结  27-28
3 旋流燃烧器数值模拟湍流模型分析  28-40
  3.1 基本守恒方程  28-29
  3.2 湍流流动模型  29-31
  3.3 湍流模型选取与结果分析  31-39
  3.4 本章小结  39-40
4 旋流燃烧器冷态流场模拟分析  40-54
  4.1 二次风对燃烧器出口流场的影响  40-43
  4.2 一次风扩口角度对流场影响  43-48
  4.3 中心钝体结构对流场影响  48-53
  4.4 本章小结  53-54
5 燃烧器热态性能初步研究  54-60
  5.1 实验模化条件及燃烧器设计参数  54-55
  5.2 燃烧器热态实验装置及实验方法  55-56
  5.3 实验煤质分析  56
  5.4 热态实验工况  56-57
  5.5 实验结果分析  57-59
  5.6 本章小结  59-60
6 全文总结及展望  60-62
  6.1 全文总结  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65

低NOx旋流燃烧器实验研究及数值模拟

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