蜂窝陶瓷蓄热体传热与阻力特性的研究

论文摘要

蓄热体作为高温空气燃烧技术的关键部件,其性能的好坏,对整个高温空气燃烧技术的推广和发展有着深刻的影响。蜂窝陶瓷蓄热体以其比表面积大、蓄放热速度快、阻力损失小等优点,在工业炉窑上得到了广泛的应用与推广。目前虽然蜂窝陶瓷蓄热体已经得到广泛的应用,但对蜂窝陶瓷蓄热体热交换机理缺乏深入研究,蓄热室的设计还缺乏准确的设计依据。本文以热态试验为基础,采用四种不同规格的蜂窝陶瓷蓄热体,对其传热与阻力性能进行了研究。通过对实验数据的分析,得出了蜂窝陶瓷蓄热室内的温度分布;蓄热室操作参数(流量、换向时间、炉膛温度)对蓄热体传热系数、摩擦阻力系数,蓄热室传热量、阻力损失以及蓄热室温度效率和热效率的影响;蓄热体结构参数(高度、孔型)对蓄热体传热系数、摩擦阻力系数,蓄热室阻力损失、最高排烟温度的影响。在进行试验研究的同时,结合理论分析,对蜂窝陶瓷蓄热体传热与阻力进行了理论计算,分别得出了固定孔型下以及固定开孔率下蓄热体壁厚对蓄热体传热系数、蓄热室阻力损失,蓄热体单位阻力损失传热量的影响;蓄热室高度对蓄热室空气预热温度以及排烟温度的影响。同时从理论上验证了流量、换向时间对蓄热体传热与阻力特性的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 高温空气燃烧技术的工作原理及特点
• 1.3 蓄热体——蓄热式燃烧技术的关键部件
• 1.4 国内外现状综述
• 1.4.1 传热特性
• 1.4.2 阻力特性
• 1.5 存在问题
• 1.6 研究目的及研究内容
• 2 热态实验研究概况
• 2.1 实验装置
• 2.2 系统工作原理
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 流量的测量
• 2.3.2 蓄热体的选取及蓄热体几何参数
• 2.3.3 实验步骤
• 2.3.4 测试项目与数据记录
• 2.4 蓄热体性能的评价指标
• 2.4.1 蓄热体传热系数
• 2.4.2 放热期内单位面积的传热量
• 2.4.3 蓄热体摩擦阻力系数
• 2.4.4 温度效率和热效率
• 3 实验结果与分析
• 3.1 蓄热室内温度分布
• 3.2 流量对蓄热体传热与阻力性能的影响
• 3.2.1 流量对蓄热体传热系数的影响
• 3.2.2 流量对蓄热室传热量的影响
• 3.2.3 流量对蓄热室阻力损失的影响
• 3.2.4 流量对蓄热体摩擦阻力系数的影响
• 3.2.5 流量对蓄热室温度效率和热效率的影响
• 3.3 换向时间对蓄热室传热与阻力性能的影响
• 3.3.1 换向时间对放热期单位面积传热量的影响
• 3.3.2 换向时间对排烟温度的影响
• 3.3.3 换向时间对蓄热体阻力损失的影响
• 3.4 炉膛温度对蓄热室传热与阻力特性的影响
• 3.4.1 炉膛温度对蓄热体传热系数的影响
• 3.4.2 炉膛温度对蓄热室阻力损失的影响
• 3.4.3 炉膛温度对最高排烟温度和空气最低预热温度的影响
• 3.5 蓄热室高度对蓄热室传热与阻力特性的影响
• 3.5.1 蓄热体高度对蓄热室传热量的影响
• 3.5.2 蓄热体高度对蓄热体传热系数的影响
• 3.5.3 蓄热体高度对蓄热室阻力损失的影响
• 3.5.4 蓄热室高度对蓄热体摩擦阻力系数的影响
• 3.5.5 蓄热体高度对蓄热室最高排烟温度的影响
• 3.6 蓄热体规格对蓄热室传热与阻力特性的影响
• 3.6.1 蓄热体规格对蓄热体传热系数的影响
• 3.6.2 蓄热体规格对单位阻力损失传热量的影响
• 3.6.3 蓄热体规格对排烟最高温度的影响
• 3.7 本章小结
• 4 蜂窝陶瓷蓄热体性能的计算
• 4.1 蓄热体综合换热系数
• 4.2 流量对蓄热体传热与阻力特性的影响
• 4.2.1 流量对蓄热体传热特性的影响
• 4.2.2 流量对蓄热体阻力性能的影响
• 4.3 蓄热体壁厚对蓄热体传热与阻力特性的影响
• 4.3.1 固定孔型情况下蓄热体壁厚对传热性能的影响
• 4.3.2 固定孔型情况下蓄热体壁厚对阻力性能的影响
• 4.3.3 固定开孔率情况下蓄热体壁厚对传热性能的影响
• 4.3.4 固定开孔率情况下蓄热体壁厚对阻力性能的影响
• 4.4 蓄热室高度对蓄热体传热与阻力特性的影响
• 4.4.1 蓄热体高度对蓄热体传热性能的影响
• 4.4.2 蓄热室高度对蓄热体阻力性能的影响
• 4.5 换向时间对蓄热体传热与阻力性能的影响
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目